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国家: 美国

发布时间: 2018-11-15

铝空气动力电池 [私信管理员]
标签:
新材料,新能源
适用领域:
其它  
合作方式:
技术服务 技术许可 技术融资
项目来源:
Arkmid
项目成果

电动汽车的应用对于减少汽车尾气排放,减少雾霾,提升能源利用效率,减少对进口石油的依赖都有重大意义。

目前,国家对电动汽车相关项目的支持力度非常大。为推动新能源汽车特别是电动汽车产业的发展,实现未来大规模减排的目标,发改委最近出台了一系列促进新能源汽车产业的政策,包括在北京等六个城市试点电动汽车,电动车补贴等措施。

四部委2010年联合出台政策,在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个试点城市,购买插电式混合动力车和纯电动车,一次性补贴6万元。这些政策都会促进电动汽车的技术和产业规模迅速提升。

当前电动汽车发展的主要瓶颈是充电时间长、电池价格高。不含电池的电动汽车与传统汽油汽车的价格相当;但是加上电池后,电动汽车的价格就会大大高于汽油车。
锂电池能量密度高、电量足,但价格高昂,用在电动车上,其6万元人民币的电池充电后的行驶距离在两百公里以内。流行的几款电动车,包括日产凌风、特斯拉、雪佛兰Volt,其锂电能量密度都在200wh/Kg左右,特斯拉续航480、凌风220、Volt只有40公里。由于在材料工艺等技术上的限制,锂电池很难再提升充电效率,降低成本。金属空气电池成本低于锂电池,能量密度更高,可达到600whKg,已经在国际上引起广泛重视。

铝空气电池已经被成功应用电视广播、航海航标灯、矿井照明等小功率设备。铝空气电池还被探索应用于无人水下航行器、深海救援艇和AIP潜艇。

上世纪60年代, Zaromb和 Trevethan证实了碱性介质中铝空气电池体系的技术可行性。

70年代,研究集中于电视广播、航海航标灯、矿井照明等小功率铝空气电池。

80年代,挪威国防研究所、美国水下武器研究中心、加拿大的 Aluminum Power公司着手探索将铝空气电池应用于无人水下航行器、深海救援艇和AIP潜艇的可能性,其中加拿大 Aluminum Power公司采用合金化的铝阳极和有效的空气电极,将其发展为安全、可靠的电池体系,比能量在240~400Wh/kg,比功率达到22.6W/kg。
90年代,美国能源部投资数亿美元支持劳伦斯—利佛莫国家实验室(LLNL)研制代替内燃机的金属空气电池,后来由LLNL和 Elecro- dynamics及Dow化学公司等联合组成 Volte公司,开发出实用化的动力型金属空气电池系统 Volte A-2,成为世界上第一个用来推动电动汽车的铝空气电池系统。铝空气电池在便携式电源、备用电源、电动车电源以及水下推进装置应用等方面也获得了飞速的发展。

在相同条件下使用动力金属空气电池的电动车,与锂电池和氢镍电池相比,有明显的价格和容量优势。目前的研究主要集中在开发应用于电动的金属空气电池。2008年开始,丰田汽车投入大量资金用于锌空气动力电池,并且取得了巨大进展,主要制约因素的使用寿命已经接近镍氢电池。

本项目铝空气动力电池主要用于电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、助力车、电动工具、储能电池等领域。

项目前景

根据美国市场的统计数据,混合动力和纯电动汽车年销售量约为20万辆,配套动力电池约为400万千瓦时,大部分采用锂电,丰田普锐斯用的是镍氢电池。按照锂电计算,市场价值约200亿元人民币。不包括中国在内的全球电动汽车用动力电池需求市场价值约1000亿元以上。

电动车用动力锂离子电池能量密度为200wh/Kg,实验室目前能做到230wh/Kg,潜力已经接近其能量上限,成本大约在每千瓦时3000元以上,降低成本更是难度巨大。

铝空气电池在实验室能量密度已达到600wh/Kg,能量密度高、无毒、环保,成本1000多元,只有锂的30%左右,并且还有进一步降低的潜力,必将成为下一代电池的主流,产业化后30年市场都会大幅増长。本团队依托强大的技术背景,只要能够将其产业化,市场无竞争对手,预期成熟期年销售额可达80亿元。

按照国家十二五规划50万辆电动车的规划,每年电动车动力电池需求量为200万千瓦时,如果用锂电,市场价值约200亿元。由于锂电成本过高,占电动汽车成本比例过大,因此没有市场竟争力。若采用铝空气电池,整车成本会低于同款汽油车,市场规模会大大增加,市场价值大约为120亿元。

国内对金属空气电池的研究起步相对较晚。目前,哈尔滨工业大学、天津大学、湖南大学和北京有色金属研究院等在空气电极、铝阳极方面做了部分工作,其中哈尔滨工业大学研发出1kW的机器人用铝空气电池组,并进行了机器人样机实验,性能达到了其设计指标。目前没有查到国内关于在动力金属空气电池方面的研究报道。

项目进度

小批量生产阶段

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