电池之争, 「锌空气电池」也进来插了一脚

· Aug 23, 2014

日前,工信部批复了《电动汽车用锌空气电池行业标准》,其中对锌空气电池的要求、试验方法等诸多方面均作了明确规定,最终标准有望于 11 月正式出炉。

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关于锌空气电池的汽车行业标准《电动汽车用锌空气电池》,早在去年 6 月就已经完成征求意见稿。在经过了一年多对锌空气电池标准的继续深入研究和完善之后,此次批复无疑宣布锌空气电池在电动汽车领域的规范化应用,进入到了最后的读秒阶段。

以氢氧为「食」的锌空气电池,绿色安全

先回顾下国内锌空气电池的应用发展历程,早在 2011 年国内首辆锌空气电动公交车就已正式下线,2012 年在武汉实现规模化量产。仅仅三年多的时间,随着国内首个锌空气电池的行业标准即将正式出台实施,锌空气电池也一下从人们的认知边缘走向了新能源汽车的实用前沿。

所谓锌空气电池 (zincairbattery),又称锌氧电池,主要是利用活性炭吸附空气中的氧或纯氧,来作为正极活性物质;而以锌作为负极,以氯化铵或苛性碱溶液作为为电解质的一种原电池。同类电池还有之前非常火的能让电动车续航 3000km 的铝空气电池和镁空气电池。

事实上,锌空气电池并不是什么新鲜的东西,这项发明已有 100 多年的历史,最早是应用于铁路信号灯等电源之上。与传统电池相比,锌空气电池最大的特点就是绿色环保。由于电池工作过程中,负极上的锌仅与电解液中的 OH-和空气中的氧气相接触而发生化学反应,所以在整个放电过程中,并不会产生任何污染大气的物质。

此外,锌空气电池还以能量密度著称,其每公斤发电量能够达到 0.3kW‧h,较锂电池高出一倍。也就是说,虽然重量只有锂电池的一半,但锌空气电池的续航里程却是锂电池的两倍之多,且蓄电量的增大,也不会使锌空气电池更易爆炸。而由于仅使用空气中的氧及价格相对低廉的锌,锌空气电池的成本也降了下来,据悉其量产后的售价仅为锂电池的 1/3。若是 Tesla 能采用这种电池,其续航能力将有望获得巨大提升。

以国内首个锌空气电动公交车为例,每充一次电大概可行驶约 300 公里。因此有业内人士认为,锌空气电池可以被称为真正意义上的可循环使用的、清洁无污染的化学电源。

「一次性」和「动力低」成硬伤

如此绿色、高效、安全、低价的锌空气电池,为何其发展速度却远不及锂电池呢?

虽然经历了 100 多年的发展,但锌空气电池本身存在着巨大的硬伤,和铝空气电池一样,它是无法进行充电的,每次能源耗尽后需要更换原料。虽然也有企业研发过可充放的锌电池,但极为有限的充放电次数,与其他电池相比,显然满足不了市场应用的需求。

有业内专家表示,如今人们提到的锌空气电池并不是真正意义上的充电电池,而是需要定期更换材料(锌)才能维持运行的。就像传统燃油车需要加油一样,一旦不能提供原料锌,就不能实现连续工作,储能、放电也就无从谈起。

锌空气电池在工作中除了需要空气和金属锌的参与,还需要其他微量元素参与化学反应,而这些微量元素的价格也都不低。因此虽然原料的价格是相对较低的,但从电池组投入应用的整体产出来看,锌空气电池的性价比并没有想象中的那么高。

除了无法充放电,锌空气电池还有一项硬伤一直制约着其真正投入实际应用,那就是「比功率」。「比功率」是用来衡量一辆车瞬间爆发力的。而使用锌空气电池的汽车比功率很低,在电动车上使用其最高时速只能达到 80km/h,连完成加速和爬坡等动作都比较吃力,更谈不上规模化应用于轿车上了。这也就是长久以来,人们为何只会在助听器等小型器件中看到锌空气电池身影的原因。

所以说若是将 Tesla 的电池换成铝空气电池后,虽然其续航能力将获得巨大提升,但是每次跑完一段旅程都要换电池,电池焦虑的问题可能会比现在更加严重;再加上需要牺牲加速能力和最高时速,想必这是大家都无法接受的。不过话说回来,铝空气电池的能力或许能满足谷歌小车的动力需求。

电池「混动」或许是锌空气电池的出路

虽然目前新能源汽车主要的动力源还是由锂电池把控,但电池密度低、充电时间长等缺陷,一直都是消费者吐槽的焦点。不少品牌的电动车一次充电需要好几个小时,充满后却只能跑 200 公里左右,始终无法让消费者满意。

而锂电池的这个缺陷,恰恰可以由锌空气电池来弥补。正如油电混合动力车的一样。在车辆低速行驶或者在路况较好的路面时,就使用锌空气电池;而碰到需要加速或者爬坡路面时,就切换到锂电池提供电力。

随着政府新一轮新能源汽车优惠政策的影响下,新能源车的普及也只是时间问题。而与之应用息息相关的电池行业,其发展也会随之相应提速。以锂电池为代表的特斯拉,在锂电池的研发中开始添加石墨烯材料来优化电池充放电能力。而时下已走入正轨的锌空气电池,从突破技术瓶颈到规模化应用也会在不久的将来成为现实。

转自《中国消费者报》,有删改

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