近日,一條關于印度初創公司秘研“增強型鋁離子電池”的消息火爆了全球網絡,很快上了熱搜,因為誰的心裡都明白,電動汽車最大的“痛點”就是續航能力,而電池的好壞又決定了續航能力。
網傳锂離子電池續航能達到600公裡,相當于一箱油跑的裡程數,這話不假,但前提是必須要在一望平川的大馬路上,還必須是新電池,如若沒有這些前提條件,锂離子電池跑個200公裡就已經夠嗆了,但燃油汽車幾乎不受影響。
要說電動汽車的不足之處,相信用過電動汽車的人能數出一大堆來,動力不足,上坡突然抛錨,充電時間過長,電量下降嚴重等,多了去了。
說來說去,這些問題都跟電池的好壞有莫大的關系,什麼時候電動汽車電池迎來颠覆性技術更新呢?就像當年汽車代替馬車一樣,而現在“鋁電池”真的就快來了,完美碾壓锂電池。
增強型鋁離子電池(Ea2I)完美碾壓锂電池
根據印度初創公司公開信息,密研了五年的增強型鋁離子電池(Ea2I)150KW,重565公斤,續航1200公裡,永不燃爆,充電隻需12分鐘,可充放20000次,價格便宜50%,不産生枝晶,如果這是真的,每一條都可以直接碾壓锂離子電池。
更重要的是,鋁離子電池能量密度為650Wh/kg,而锂離子電池能量密度不到200Wh/kg,能量密度是锂電池的3倍,能量密度可能不太好理解,我們換一種說法,1公斤鋁離子電池能産0.65度電,而锂離子電池隻能産0.2度電,再一次碾壓锂離子電池。
其實這還不是鋁離子電池能量密度極限,早在2010年,美國的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)就研制出一種高能量密度的鋁離子電池,據說能量密度達到1060Wh/kg,比印度初創公司顯示的能量密度還要高得多。
ORNL制造的高能量密度的鋁離子電池之所以沒有推廣開,主要是因為沒有找到适合的電解質和良好的陰極和陽極材料,要不然早就上市了。
為何鋁電池能量密度是锂電池的3倍?
這是由于鋁原子和锂原子有着不同的帶電屬性而決定的,那麼我們就簡單地對鋁原子和锂原子結構,以及電離和沖放電進行一番了解。
鋁是一種金屬元素,鋁原子相對原子質量為26.981539,元素符号為Al,原子序數為13,鋁原子的原子核共有13個帶正電荷的質子,周圍環繞着13個帶負電荷的電子,正負剛好相等,所以鋁原子是沒有電的。
鋁原子結構中的13個電子可分為三層,形成283結構,也就是說鋁原子的最外層有三個電子,而這三個電子很容易通過電離的方式去掉,而變成帶電鋁離子,因此,一個鋁離子帶三個正電荷。
當鋁離子電池開始工作時,帶正電荷的鋁離子從電池負極出發,流向電池的正極,從而提供能量,這就是一次完整的放電過程。當充電時,正極内的鋁離子獲得三個電子後,重新返回負極。
锂也是一種金屬元素,元素符号為Li,目前是地球上最輕的金屬,锂原子内核有3個質子,周圍環繞着3個帶負電荷的電子,電子層為21結構,即最外層隻有一個電子。锂原子在失去一個電子後變成锂離子,但锂離子隻帶一個正電荷。
盡管鋁離子要比锂離子重得多,但是它們的離子半徑非常接近,鋁離子半徑0.54 Å,锂離子半徑0.76 Å,這意味着在同等條件下,鋁離子所帶電荷是锂離子的3倍,鋁離子電池的能量密度當然是锂離子電池的3倍了。
鋁電池取代锂電池?
這是一個有争議性的話題,有不少學者對鋁離子電池的卓越性能産生質疑:一,充電12分鐘就能充滿,充電樁得需要多大功率啊?
不信來算算,565公斤重的鋁離子電池(Ea2I)150KW,那麼充電樁輸出功率需要750KW,即750000瓦,目前的交流充電樁輸出功率一般隻有7000瓦,而最大直流充電樁輸出功率也隻有200000瓦,這顯然是不夠的。
二,鋁離子電池的産電原理和锂離子電池是一樣的,同樣是金屬,按理說一樣會産生枝晶,為何說鋁離子電池就不産生枝晶,永不燃爆呢?這真的讓人很費解。
但個人認為,即便鋁離子電池(Ea2I)充電12分鐘、不産生枝晶都是假的,但隻要續航能力增加三倍,價格便宜一半,那麼它取代锂電池将指日可待。
鋁電池取代锂電池還有一個更重要的原因
锂是稀有金屬,自然價格比較貴,锂在地殼中的自然含量隻有1,100萬噸,可開采儲量隻有410萬噸,而現在人類一年就要使用2萬多噸,200年就用完了,如果全球電動汽車銷量增長10倍,那麼20年就枯竭了。
而鋁是常見的金屬,儲量非常豐富,價格便宜,地球總儲量超過750億噸,非洲、大洋洲、拉丁美洲,亞洲、歐洲都有分布,簡直是要多少有多少,别說是200年,就算是用1萬年也足夠了。
所以,鋁離子電池會取代锂離子電池,是人類社會發展的結果,就像汽車取代馬車,新能源取代傳統能源,手機取代傳呼機,高樓大廈取代小平房,都是社會發展的大勢所趨。#首款鋁離子固态電池##鋁電池曝光,預計2022年投産,充電12分鐘,續航1200公##鋁離子電池##印度鋁離子電池是真的嗎#
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