鋅空氣電池不能再坐“冷板凳”
2012-08-15
鋰電世界佚名8330核心提示： 中國(guó)電池網(wǎng) 熱熱鬧鬧的北京車(chē)展日前落幕了。喧鬧的車(chē)展，和國(guó)內(nèi)一些寂寞中致力于新能源汽車(chē)電池研究的專(zhuān)家形成了冷熱“兩重天”。 板凳要冷坐十年。江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所
鋰電世界 熱熱鬧鬧的北京車(chē)展日前落幕了。喧鬧的車(chē)展，和國(guó)內(nèi)一些寂寞中致力于新能源汽車(chē)電池研究的專(zhuān)家形成了冷熱“兩重天”。
板凳要冷坐十年。江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所長(zhǎng)沙永康就是其中的一位。多年來(lái)，他一直致力于并不熱門(mén)的鋅空氣電池研究，并為之奔走呼吁。他認(rèn)為：若用鋅空氣電池來(lái)替代鋰電池，并以換電模式提供續(xù)能服務(wù)，以標(biāo)準(zhǔn)通用的電池模塊提高通用性，讓發(fā)電廠(chǎng)用谷電制作鋅空氣電池，利用已有換電站、加油站換電，“那么，當(dāng)前困擾電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的非技術(shù)原因就能得以解決，并以此來(lái)解決技術(shù)制約的瓶頸困擾，那么電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化前景會(huì)豁然開(kāi)朗，迎來(lái)光明前程。”
比二次電池更加實(shí)用
資料顯示，鋅空氣電池發(fā)明已有100多年的歷史，最早用于鐵路信號(hào)燈電源。隨著電氣時(shí)代來(lái)臨，由于鋅空氣電池是一次性化學(xué)電源，不可循環(huán)充放電，成本較高，因此被各種兩次電源所取代，如鉛酸電池、鎳鉻電池、鋰電池等。
“實(shí)際上鋅空氣電池是真正意義上可循環(huán)使用的清潔無(wú)污染化學(xué)電源。放完電之后的氧化鋅經(jīng)電解再生后又成為金屬鋅，再制成電池，而且鋅粉損耗極少，幾乎可以忽略不計(jì)。鋅空氣電池外殼用高分子材料，電池的極板是固體毫無(wú)電解液。在車(chē)輛上更換電池有專(zhuān)門(mén)的裝置十分方便?！鄙秤揽嫡f(shuō)。
最關(guān)鍵的是，鋅空氣電池目前的比能量是200WH/KG，是鋰電池的一倍，相同重量的電池組其電量使原有電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程增加一倍，接近燃油汽車(chē)的續(xù)航里程。“若有更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，節(jié)省電力，那么續(xù)航里程將更遠(yuǎn)，超過(guò)燃油汽車(chē)一次加油的續(xù)航里程是有可能的?！鄙秤揽捣浅?lè)觀(guān)地估計(jì)。
據(jù)了解，目前電網(wǎng)企業(yè)推行的換電業(yè)務(wù)是利用谷電給鋰電池充電。但是鋰電池是兩次電池，它隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，儲(chǔ)電量逐漸減少，直到電池報(bào)廢，用戶(hù)去換電站換電時(shí)若換到了即將報(bào)廢的電池，那么實(shí)際可行駛里程會(huì)很短。
沙永康以杭州出租汽車(chē)的換電為例指出，每換一次電池行駛80千米，若出租汽車(chē)運(yùn)營(yíng)一天，需要更換5次電池甚至更多次數(shù)，這使用戶(hù)不敢跑遠(yuǎn)路，而且一天更換了幾次電池，那出租業(yè)務(wù)如何正常運(yùn)營(yíng)？
相比而言，若裝備了與鋰電池相同重量的鋅空氣電池，其行駛里程可以增加一倍，約160千米；出租車(chē)運(yùn)營(yíng)里程一天400多千米，只需要再增加一些電池即可滿(mǎn)足一天換一次電池的要求。
性?xún)r(jià)比不斷增加
在沙永康看來(lái)，隨著油價(jià)的不斷提升，鋅空氣電池原先最致命的缺點(diǎn)成本劣勢(shì)也開(kāi)始不斷消退，這使得推廣應(yīng)用之路顯得并不遙遠(yuǎn)：按照目前的油價(jià)水平，汽車(chē)行駛一千米需要花費(fèi)的油錢(qián)為1.8～1.9元，和使用鋅空氣電池的價(jià)格已慢慢接近了。
據(jù)悉，鋅空氣電池最大的消耗是電能，即將放完電后的報(bào)廢電池中的氧化鋅粉經(jīng)電解后還原成金屬鋅粉，并分解出化學(xué)電解質(zhì)。這個(gè)再生過(guò)程需要消耗較多的電能，一般情況下，在電動(dòng)車(chē)上放電的鋅空氣電池組每放一千瓦時(shí)電的鋅粉需要4.5千瓦時(shí)電再生，即再生到放電是4.5比1，這個(gè)電耗比例與兩次電池，如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池相比，電能轉(zhuǎn)換效率很低。它與電解水制氫再用氫氣供燃料電池發(fā)電的電能消耗比例相當(dāng)。
據(jù)沙永康計(jì)算，以10米長(zhǎng)的公交車(chē)為例，更換一次新的鋅空氣電池有250千瓦時(shí)電，可以行駛250千米，基本上是1千瓦時(shí)電1千米。按照電解鋅所需用電比例，算上損耗，電動(dòng)汽車(chē)行駛1千米約需要5千瓦時(shí)電。江蘇省上網(wǎng)電價(jià)1千瓦時(shí)是4毛多錢(qián)，也就是說(shuō)，如果使用鋅空氣電池的電動(dòng)汽車(chē)每行駛1千米需要花費(fèi)的電錢(qián)是2元錢(qián)?！吧厦嫣岬剑图s花費(fèi)1.8～1.9元，電費(fèi)是2元錢(qián)，已非常接近了?！?/SPAN>
此外，鋅空氣電池是反復(fù)循環(huán)的，整車(chē)出廠(chǎng)時(shí)不含電池成本，只需一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電池艙即可，同時(shí)不需要電池管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)載充電器、插頭插座等，電動(dòng)汽車(chē)只要具備電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速控制器即可，這樣電動(dòng)汽車(chē)的成本不會(huì)高于同配置的燃油汽車(chē)了。
相比大眾熟悉的鉛酸電池、鋰電池，電動(dòng)汽車(chē)使用鋅空氣電池，用戶(hù)不必考慮幾年后再換一組動(dòng)力電池的投入。另外，鋅空氣電池不會(huì)產(chǎn)生爆炸事故，是穩(wěn)定的化學(xué)電源，只需停止供應(yīng)空氣氧氣，它就不反應(yīng)不放電。同時(shí)它是固體，不會(huì)滲漏電解液，對(duì)道路及行人不會(huì)產(chǎn)生危害。
板凳要冷坐十年。江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所長(zhǎng)沙永康就是其中的一位。多年來(lái)，他一直致力于并不熱門(mén)的鋅空氣電池研究，并為之奔走呼吁。他認(rèn)為：若用鋅空氣電池來(lái)替代鋰電池，并以換電模式提供續(xù)能服務(wù)，以標(biāo)準(zhǔn)通用的電池模塊提高通用性，讓發(fā)電廠(chǎng)用谷電制作鋅空氣電池，利用已有換電站、加油站換電，“那么，當(dāng)前困擾電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的非技術(shù)原因就能得以解決，并以此來(lái)解決技術(shù)制約的瓶頸困擾，那么電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化前景會(huì)豁然開(kāi)朗，迎來(lái)光明前程。”
比二次電池更加實(shí)用
資料顯示，鋅空氣電池發(fā)明已有100多年的歷史，最早用于鐵路信號(hào)燈電源。隨著電氣時(shí)代來(lái)臨，由于鋅空氣電池是一次性化學(xué)電源，不可循環(huán)充放電，成本較高，因此被各種兩次電源所取代，如鉛酸電池、鎳鉻電池、鋰電池等。
“實(shí)際上鋅空氣電池是真正意義上可循環(huán)使用的清潔無(wú)污染化學(xué)電源。放完電之后的氧化鋅經(jīng)電解再生后又成為金屬鋅，再制成電池，而且鋅粉損耗極少，幾乎可以忽略不計(jì)。鋅空氣電池外殼用高分子材料，電池的極板是固體毫無(wú)電解液。在車(chē)輛上更換電池有專(zhuān)門(mén)的裝置十分方便?！鄙秤揽嫡f(shuō)。
最關(guān)鍵的是，鋅空氣電池目前的比能量是200WH/KG，是鋰電池的一倍，相同重量的電池組其電量使原有電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程增加一倍，接近燃油汽車(chē)的續(xù)航里程。“若有更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，節(jié)省電力，那么續(xù)航里程將更遠(yuǎn)，超過(guò)燃油汽車(chē)一次加油的續(xù)航里程是有可能的?！鄙秤揽捣浅?lè)觀(guān)地估計(jì)。
據(jù)了解，目前電網(wǎng)企業(yè)推行的換電業(yè)務(wù)是利用谷電給鋰電池充電。但是鋰電池是兩次電池，它隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，儲(chǔ)電量逐漸減少，直到電池報(bào)廢，用戶(hù)去換電站換電時(shí)若換到了即將報(bào)廢的電池，那么實(shí)際可行駛里程會(huì)很短。
沙永康以杭州出租汽車(chē)的換電為例指出，每換一次電池行駛80千米，若出租汽車(chē)運(yùn)營(yíng)一天，需要更換5次電池甚至更多次數(shù)，這使用戶(hù)不敢跑遠(yuǎn)路，而且一天更換了幾次電池，那出租業(yè)務(wù)如何正常運(yùn)營(yíng)？
相比而言，若裝備了與鋰電池相同重量的鋅空氣電池，其行駛里程可以增加一倍，約160千米；出租車(chē)運(yùn)營(yíng)里程一天400多千米，只需要再增加一些電池即可滿(mǎn)足一天換一次電池的要求。
性?xún)r(jià)比不斷增加
在沙永康看來(lái)，隨著油價(jià)的不斷提升，鋅空氣電池原先最致命的缺點(diǎn)成本劣勢(shì)也開(kāi)始不斷消退，這使得推廣應(yīng)用之路顯得并不遙遠(yuǎn)：按照目前的油價(jià)水平，汽車(chē)行駛一千米需要花費(fèi)的油錢(qián)為1.8～1.9元，和使用鋅空氣電池的價(jià)格已慢慢接近了。
據(jù)悉，鋅空氣電池最大的消耗是電能，即將放完電后的報(bào)廢電池中的氧化鋅粉經(jīng)電解后還原成金屬鋅粉，并分解出化學(xué)電解質(zhì)。這個(gè)再生過(guò)程需要消耗較多的電能，一般情況下，在電動(dòng)車(chē)上放電的鋅空氣電池組每放一千瓦時(shí)電的鋅粉需要4.5千瓦時(shí)電再生，即再生到放電是4.5比1，這個(gè)電耗比例與兩次電池，如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池相比，電能轉(zhuǎn)換效率很低。它與電解水制氫再用氫氣供燃料電池發(fā)電的電能消耗比例相當(dāng)。
據(jù)沙永康計(jì)算，以10米長(zhǎng)的公交車(chē)為例，更換一次新的鋅空氣電池有250千瓦時(shí)電，可以行駛250千米，基本上是1千瓦時(shí)電1千米。按照電解鋅所需用電比例，算上損耗，電動(dòng)汽車(chē)行駛1千米約需要5千瓦時(shí)電。江蘇省上網(wǎng)電價(jià)1千瓦時(shí)是4毛多錢(qián)，也就是說(shuō)，如果使用鋅空氣電池的電動(dòng)汽車(chē)每行駛1千米需要花費(fèi)的電錢(qián)是2元錢(qián)?！吧厦嫣岬剑图s花費(fèi)1.8～1.9元，電費(fèi)是2元錢(qián)，已非常接近了?！?/SPAN>
此外，鋅空氣電池是反復(fù)循環(huán)的，整車(chē)出廠(chǎng)時(shí)不含電池成本，只需一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電池艙即可，同時(shí)不需要電池管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)載充電器、插頭插座等，電動(dòng)汽車(chē)只要具備電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速控制器即可，這樣電動(dòng)汽車(chē)的成本不會(huì)高于同配置的燃油汽車(chē)了。
相比大眾熟悉的鉛酸電池、鋰電池，電動(dòng)汽車(chē)使用鋅空氣電池，用戶(hù)不必考慮幾年后再換一組動(dòng)力電池的投入。另外，鋅空氣電池不會(huì)產(chǎn)生爆炸事故，是穩(wěn)定的化學(xué)電源，只需停止供應(yīng)空氣氧氣，它就不反應(yīng)不放電。同時(shí)它是固體，不會(huì)滲漏電解液，對(duì)道路及行人不會(huì)產(chǎn)生危害。
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