近期一則關(guān)于動力電池的勁爆信息在市場刷屏:一種性能強(qiáng)勁的鋁離子電池橫空出世,能量密度和續(xù)航能力可達(dá)現(xiàn)有電池三倍、安全性高、壽命長,更能夠?qū)崿F(xiàn)“閃電充”,幾乎解決了現(xiàn)有商用動力電池所有的技術(shù)痛點。
據(jù)福布斯報道,亞洲電池研發(fā)公司Saturnose計劃推出一種固態(tài)可充電鋁離子電池Ea2I,使用鋁和鈮以及固態(tài)電解質(zhì),陰極采用巖鹽結(jié)構(gòu)。這可能是世界上第一個商業(yè)級鋁離子固態(tài)電池,有望取代風(fēng)險較大的鋰離子電池。Saturnose計劃在2022年對其實現(xiàn)商業(yè)化。
據(jù)悉,鋁離子電池的能量密度1500Wh/L,有望提供600Wh/kg能量(技術(shù)先進(jìn)的三元電池目前能超過200Wh/kg)。
該公司表示,一組150kW的鋁離子固態(tài)電池重量為565kg,能為電動汽車提供1200公里的續(xù)航(數(shù)倍于鋰電池),且支持20000次循環(huán)充放電,在汽車上能獲得長達(dá)15年的穩(wěn)定壽命。該款電池不僅不使用鎳和鈷,充電時間還短得驚人。
由于生產(chǎn)成本與消費(fèi)地域的變化,全球電解鋁產(chǎn)能在近10年中已形成了從北美及歐洲到中國的轉(zhuǎn)移,產(chǎn)量的年均復(fù)合增速達(dá)到了10.81%,遠(yuǎn)超全球平均水平。如能夠在動力電池技術(shù)路線中實施鋁離子路線的應(yīng)用,將對鋁的基本面形成更強(qiáng)的支撐。
但鋁離子路線電池最吸引市場關(guān)注的焦點還在其性價比。2021年,受新能源車放量影響,應(yīng)用于三元、磷酸鐵鋰電池的主要能源金屬鋰和鈷價格已“飚出天際”。
以最新的市場價計算,金屬鋰噸價已經(jīng)60倍于金屬鋁,電解鈷也已攀上45萬元/噸大關(guān)。市場迫切地尋找著更具性價比的材料。
從技術(shù)上來說,鋁離子電池的應(yīng)用具有廣闊前景。此前,在2015年,斯坦福大學(xué)華裔化學(xué)教授戴宏杰(Hongjie Dai)團(tuán)隊就已發(fā)明了第一批高性能鋁離子電池并發(fā)布在當(dāng)年的期刊《自然》上,利用該鋁電池模型,電池充電時間被急劇減少至一分鐘。
不僅有斯坦福大學(xué)的研究成果,布里斯班石墨烯制造集團(tuán)(Graphene Manufacturing Group,簡稱GMG)還進(jìn)一步開發(fā)了石墨烯鋁離子電池,具有“出色的高倍率性能”。在斯坦福大學(xué)的前期研究成果上大大進(jìn)步,并在今年年底前開始了紐扣電池試生產(chǎn)。
為什么這一萬眾矚目的電池革新選擇了鋁金屬?
鋁元素在地殼中存在較豐富且輕質(zhì),呈三價存在,比許多其他金屬具有更高的能量存儲能力。當(dāng)電池充電時,鋁離子返回到負(fù)極,每個離子可以交換三個電子,而鋰離子的速度極限只有一個電子。
此前鋁很難集成到電池的電極中是因為它與玻纖隔板發(fā)生化學(xué)反應(yīng),研究人員設(shè)計了一種交織碳纖維基材,與鋁形成更牢固的化學(xué)鍵。
但Saturnose商業(yè)化量產(chǎn)鋁離子電池的可能性仍要打上問號。
據(jù)Saturnose稱,Ea2I電池最初由沙特阿拉伯的Dana Venture Fund提供兩輪孵化資金,過去五年一直處于“保密開發(fā)”狀態(tài)。僅有福布斯的報道對其進(jìn)行了描述,未見于權(quán)威技術(shù)網(wǎng)站。其官網(wǎng)也較為簡陋,充斥著大量研究報告摘錄的圖片。雖然其表示將在印度理工學(xué)院德里分校建立自己的技術(shù)中心,并與德國THM Fraunhofer合作,但一切目前尚未落地。
是否能夠大規(guī)模實現(xiàn)技術(shù)革新,仍要在其商業(yè)化后,經(jīng)歷市場的檢驗。