動(dòng)力電池領(lǐng)域要變天?成本大降50%！鋰電池將被取代

近日，動(dòng)力電池領(lǐng)域迎來爆炸性新聞：來自印度的Saturnose公司宣稱，其研發(fā)出了一款革命性的新能源電池——鋁離子電池，這款電池充滿電只需要12分鐘，并且可以實(shí)現(xiàn)1200km續(xù)航，每升的能量密度為1500Wh/L，并且有望在將來達(dá)到5500Wh/L。即這款鋁離子電池可以提供600wh/kg能量。

更重要的是，Saturnose公司稱這款鋁離子電池計(jì)劃2022年大規(guī)模商用!

據(jù)悉，該鋁離子電池還具有更好的安全性：對(duì)比高鎳三元鋰電池200℃左右的熱失控溫度，鋁離子電池的熱失控溫度更高。

還具有更低的成本優(yōu)勢(shì)：鋁電池的成本將是鋰電池的一半，大約65美元/kW，無需使用鎳和鈷，而且鋁元素在地殼中的豐度遠(yuǎn)勝于鋰，不必?fù)?dān)心原材料短缺導(dǎo)致的成本上漲。

還具有超長(zhǎng)的壽命：循環(huán)壽命高達(dá)20000次，對(duì)比鋰電池超級(jí)加倍，高達(dá)200萬公里的全壽命可用續(xù)航，滿足15年的車輛使用……

目前主流的兩種鋰電池，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的能量密度大概在150Wh/kg左右，三元鋰電池系統(tǒng)能超過200Wh/kg的也廖廖可數(shù)。也就是說，這種新型的鋁離子電池(Ea2I)的能量密度達(dá)到了目前主流電池的三倍以上。

如果鋁離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)商用的話，電池續(xù)航至少可以提高三倍。

Saturnose公司稱，“一組重量565kg，150kwh的鋁離子電池組，可以為電動(dòng)汽車帶來超過1200km的續(xù)航里程?！?

什么是鋁金屬電池

來自百度百科方面的解釋顯示，鋁離子電池是一類可充電電池，放電時(shí)，鋁離子從陰極移動(dòng)到陽極;充電時(shí)，鋁離子又回到陰極。

鋁離子電池可以在很短的時(shí)間內(nèi)充滿電，并可以反復(fù)充電7500次。

鋁離子電池的原理和化學(xué)方程式其實(shí)很簡(jiǎn)單，鋁電池以高純度鋁Al(含鋁99.99%)為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。

鋁電池是一種無污染、長(zhǎng)效、穩(wěn)定可靠的電源，是一款對(duì)環(huán)境十分友好的電池。電池的結(jié)構(gòu)以及使用的原材料可根據(jù)不同使用環(huán)境和要求而變動(dòng)，具有很大的適應(yīng)性，既能用于陸地也能用于深海，既可做動(dòng)力電池，又能作長(zhǎng)壽命高比能的信號(hào)電池。

看上去很美好。事實(shí)上，鋁電池早在20世紀(jì)60年代便已問世，并具有非常高的能量密度。鋁空氣電池由催化空氣陰極、電解質(zhì)和金屬鋁陽極組成，其理論能量比為8.1千瓦時(shí)/千克，僅次于鋰-空氣電池的13.0千瓦時(shí)/千克。

然而，由于鋁空氣電池在放電過程中陽極腐蝕會(huì)產(chǎn)生氫，這不僅會(huì)導(dǎo)致陽極材料的過度消耗，而且還會(huì)增加電池內(nèi)部的電學(xué)損耗，因而嚴(yán)重阻礙了鋁-空氣電池的商業(yè)化進(jìn)程。

以往解決以上問題的方法主要是將高純度金屬鋁中摻雜特定的合金元素以提高金屬鋁陽極耐腐蝕性，或者在電解質(zhì)中添加腐蝕抑制劑。

鋁電池還有一個(gè)致命缺陷——腐蝕。

若不使用鋰離子電池一個(gè)月，它們會(huì)損失5%的電量，而鋁電池由于鋁受到腐蝕的因素，會(huì)損失掉80%電量。

誰是鋰電池“顛覆者”?

目前市場(chǎng)上的主流當(dāng)然是鋰離子電池。不過，鋰離子電池不僅能量密度無法達(dá)到理論最高值，在大電流下工作，還有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路。液態(tài)電解質(zhì)在高溫下也容易發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、產(chǎn)生氣體，很容易發(fā)生燃燒等安全隱患。

為了提高鋰電池的能量密度和安全性，業(yè)內(nèi)推出了固態(tài)鋰電池和鋰硫電池等新型電池。

固態(tài)鋰電池方面，它是把液態(tài)電解質(zhì)替換為固態(tài)物質(zhì)，提高了鋰離子或金屬鋰的材料密度，能傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因?yàn)楣虘B(tài)電池中沒有電解液，更安全，體積更小能量密度更大。

傳統(tǒng)鋰離子電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。而用固態(tài)電解質(zhì)，正負(fù)極之間的距離可以縮短到甚至只有幾到十幾個(gè)微米，這樣電池的厚度就能大大地降低，固態(tài)鋰電池能有效減輕電池重量。因此全固態(tài)電池技術(shù)是電池小型化，薄膜化的必經(jīng)之路。

全固態(tài)電池技術(shù)也被市場(chǎng)認(rèn)為是下一代電池技術(shù)。

鋰硫電池方面，它以硫?yàn)檎龢O反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢(shì)差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)行，即為充電過程。

鋰硫電池的理論放電質(zhì)量比能量為2600Wh/kg。

固態(tài)鋰電池和鋰硫電池，都是很有希望能提高鋰電池功率密度的新技術(shù)，液態(tài)鋰電池的成本大約在1200-2000元/千瓦時(shí)，但如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機(jī)供電的固態(tài)電池，其成本會(huì)高達(dá)6萬元，更別說為汽車供電的固態(tài)電池成本了，所以固態(tài)鋰電池和鋰硫電池目前離產(chǎn)品市場(chǎng)化還有一段距離。

氫燃料電池則又是另一條賽道。除了零排放無污染外，氫燃料電池能量密度極高，只需要3-5分鐘就能充滿燃料，符合傳統(tǒng)加油習(xí)慣，提高了用車效率，除了催化劑使用鉑金外，其他沒有什么稀有金屬，鉑金本身也可以回收，使用中排放的僅僅是水，似乎是非常理想的能源。

但目前阻礙氫燃料電池發(fā)展的是：整車造價(jià)、加氫站建設(shè)、制氫成本。氫能源很有可能是長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，但短期實(shí)現(xiàn)還有一段路要走，例如有待更經(jīng)濟(jì)有效的降低成本的制氫方法出現(xiàn)。

誰是鋰電池“顛覆者”?有可能是固態(tài)電池，有可能是鋰硫電池，有可能是氫燃料電池，也有可能是鋁電池。

關(guān)于印度Saturnose公司

根據(jù)公開資料，Saturnose公司今年4月份才剛剛成立。

不過，據(jù)Saturnose公司聲稱，他們研究鋁離子電池已經(jīng)有5年時(shí)間了。“Saturnose由沙特阿拉伯的風(fēng)投基金提供資金支持，五年來一直在“秘密”研發(fā)鋁離子電池?！?

據(jù)了解，目前印度政府已經(jīng)開始支持這家公司，并準(zhǔn)備為其在德里印度理工學(xué)院設(shè)立研發(fā)中心。同時(shí)，Saturnose還計(jì)劃與德國(guó)的弗勞恩霍夫高性能材料技術(shù)中心合作。但一切目前尚未落地。

至此，已經(jīng)沒有更多的關(guān)于這家公司的信息。

市場(chǎng)認(rèn)為，Saturnose只是一家“PPT公司”。