寧波烯鋁新能源有限公司(簡稱“烯鋁公司”)作為中鋁集團(tuán)旗下從事金屬空氣電池產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè),在本屆中國國際鋁工業(yè)展上首次隆重發(fā)布了三款產(chǎn)品:鋁燃料應(yīng)急通信電源、便攜式鋁燃料應(yīng)急電源、水電熱一體鋁燃料應(yīng)急保障設(shè)備.三款產(chǎn)品響應(yīng)國家能源的戰(zhàn)略需要,貼合特種和民用的應(yīng)急、備用領(lǐng)域的迫切需求,電池性能顯著領(lǐng)先,在金屬空氣電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)引起巨大反響.

隨著人類社會進(jìn)步與發(fā)展,為避免傳統(tǒng)化石能源的過度消耗和二氧化碳溫室氣體排放等問題,對能源產(chǎn)業(yè)的升級以及清潔能源的使用日益受到大家關(guān)注.尤其是近年來,隨著新能源汽車、智能微電網(wǎng)及5G移動通訊等技術(shù)的快速發(fā)展,人類社會發(fā)展對電力能源的依賴程度越來越強(qiáng),人類社會活動對電源需求以及經(jīng)濟(jì)性要求越來越高.然而,現(xiàn)有的燃油發(fā)電機(jī)組及各類化學(xué)電源(如鉛酸電池、鋰離子電池、氫燃料電池等)難以完全滿足人們對電源的安全性、經(jīng)濟(jì)性和長續(xù)航等多樣化需求.尤其在應(yīng)急電源環(huán)境污染、重大災(zāi)害水電熱應(yīng)急保障、動力電池續(xù)航時間短、戰(zhàn)時供電安全與戰(zhàn)略替代能源等特種和民用的痛點(diǎn)難題上,傳統(tǒng)能源體系難以提供合適的電源解決方案.

金屬空氣電池,又稱為金屬空氣燃料電池或金屬燃料電池,是一種將鎂、鋁等輕金屬為燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電/儲能裝置.它具有比能量密度高、成本低、安全性高、低熱輻射、低噪音、儲存時間久、放電壽命長、適配溫度范圍寬、資源豐富及綠色無污染等優(yōu)勢;尤其是比能量密度遠(yuǎn)高于其它傳統(tǒng)電池,其中鋁的理論能量密度可達(dá)8140瓦時/公斤,是當(dāng)前商業(yè)化鋰離子電池的數(shù)十倍,因此,被稱為“面向21世紀(jì)的綠色能源”.

鑒于金屬空氣電池具有的上述優(yōu)點(diǎn),其作為應(yīng)急、備用電源非常適合用于解決特種和民用的某些場景的痛點(diǎn)難題.金屬空氣電池已明確被國家列入《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,還被列入《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》中,可望實(shí)現(xiàn)在電動汽車、智能微電網(wǎng)、通訊基站與應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用.

為此,中鋁集團(tuán)積極響應(yīng)國家能源技術(shù)革命的號召,主動開展戰(zhàn)略新能源新材料的技術(shù)研究開發(fā)和項(xiàng)目投資合作,通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新活動提供貼合產(chǎn)業(yè)需求的能源解決方案,引領(lǐng)能源技術(shù)革命新趨勢,推動中國金屬空氣電池事業(yè)向前發(fā)展,為解決特種和民用的應(yīng)急備用電源的痛點(diǎn)難題貢獻(xiàn)力量.

烯鋁公司是中鋁集團(tuán)下屬企業(yè),由中鋁創(chuàng)新開發(fā)投資有限公司(簡稱“中鋁開投”)于2019年3月出資成立.烯鋁公司與中鋁中央研究院東南分院、中科院寧波材料所、浙江省石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心緊密合作,擁有石墨烯空氣電極技術(shù)、鋁陽極技術(shù)、電源及系統(tǒng)集成控制技術(shù),開展高性能石墨烯基鋁燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化工作,旨在實(shí)現(xiàn)鋁燃料電源系統(tǒng)在通信基站、應(yīng)急救災(zāi)和特種應(yīng)急保障能源等領(lǐng)域的示范運(yùn)行和規(guī)模應(yīng)用.

烯鋁公司創(chuàng)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過程中,突破了鋁燃料電池的諸多技術(shù)瓶頸,如氧催化劑活性不高、空氣陰極極化電阻較大、鋁陽極自腐蝕嚴(yán)重、熱失控及難以二次啟動等.在鋁合金電極制備方面提出多元合金化結(jié)合微觀組織結(jié)構(gòu)調(diào)控的全新設(shè)計思路,降低了自腐蝕速率,同時提高了鋁電極的電化學(xué)腐蝕電位的電負(fù)性,大幅度提升了鋁陽極的燃料利用率;在空氣陰極制備方面充分利用石墨烯材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及協(xié)同催化等優(yōu)點(diǎn),大幅度降低了電池的歐姆極化電阻及反應(yīng)過電位,顯著提升了電池的功率輸出性能;在電池堆模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,巧妙地采用散熱件與集流件一體化技術(shù),攻克了鋁燃料電池實(shí)用化過程中的熱逃逸難題;在電源系統(tǒng)集成方面,大膽創(chuàng)新的提出流場、溫度場及控制信息流的實(shí)時多向聯(lián)動的電源管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計,突破了免清洗和無水冷系統(tǒng)的集成技術(shù)瓶頸,集成方案國內(nèi)領(lǐng)先,為國內(nèi)外首創(chuàng).

目前,烯鋁公司批量生產(chǎn)的核心部件性能比同類產(chǎn)品性能高出兩倍以上,如輸出功率密度、電解液消耗量及單位鋁合金發(fā)電量等;并已成功開發(fā)鋁燃料應(yīng)急電源、便攜式鋁燃料應(yīng)急電源及水電熱一體鋁燃料應(yīng)急保障設(shè)備三大系列產(chǎn)品.

-鋁燃料應(yīng)急電源系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為3kW功率輸出的電源系統(tǒng),并可根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)模塊化擴(kuò)展至4.5kW、6kW、10kW、12kW及以上等系列產(chǎn)品.主要針對傳統(tǒng)通信基站鉛酸電池重量體積大、備電時間短和使用壽命短,燃機(jī)發(fā)電機(jī)組噪音擾民、5G基站擴(kuò)容難等痛點(diǎn)研制.在相同情況下,備電時間將延遲2倍以上,可應(yīng)用于全國198萬余通信基站及其它通信系統(tǒng)的備用電源.

-便攜式鋁燃料應(yīng)急電源系列產(chǎn)品,主要針對野營、野戰(zhàn)分隊(duì)、救援分隊(duì)等野外供電難、隱蔽難等問題而研制,具有體積小、重量輕、便于攜帶、噪音/紅外特征低等優(yōu)點(diǎn).可解決“電從哪來”的問題,只要有水便能供電,一般滿載連續(xù)供電10小時以上,且可快速更換鋁燃料實(shí)現(xiàn)超出時間連續(xù)供電.

-水電熱一體鋁燃料應(yīng)急保障設(shè)備系列產(chǎn)品,主要解決駐訓(xùn)、野外勘探、應(yīng)急救援、戰(zhàn)時應(yīng)急保障等無市電情況下的水電熱保障難題.產(chǎn)品使用普通水源(包括河水、雨水等)便能實(shí)現(xiàn)供電、供水和供熱功能,通過一體化便攜設(shè)備、方艙等解決野外、災(zāi)區(qū)安置點(diǎn)或城市避難所等不同場景的供電、供水、供熱需求.