鉅大LARGE | 點擊量：1106次 | 2021年09月27日
鋅空氣電池不能再坐“冷板凳”
我國儲能網(wǎng)：熱熱鬧鬧的北京車展日前落幕了。喧鬧的車展，和國內(nèi)一些寂寞中致力于新能源汽車電池研究的專家形成了冷熱“兩重天”。
板凳要坐十年冷。江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所長沙永康就是其中的一位。多年來，他一直致力于并不熱門的鋅空氣電池研究，并為之奔走呼吁。他認為：若用鋅空氣電池來替代鋰離子電池，并以換電模式供應(yīng)續(xù)能服務(wù)，以標準通用的電池模塊提高通用性，讓發(fā)電廠用谷電制作鋅空氣電池，利用已有換電站、加油站換電，“那么，當(dāng)前困擾電動汽車發(fā)展的非技術(shù)原因就能得以解決，并以此來解決技術(shù)制約的瓶頸困擾，那么電動汽車商業(yè)化前景會豁然開朗，迎來光明前程。”
比二次電池更加實用
資料顯示，鋅空氣電池發(fā)明已有100多年的歷史，最早用于鐵路信號燈電源。隨著電氣時代來臨，由于鋅空氣電池是一次性化學(xué)電源，不可循環(huán)充放電，成本較高，因此被各種兩次電源所取代，如鉛酸電池、鎳鉻電池、鋰離子電池等。
“實際上鋅空氣電池是真正意義上可循環(huán)使用的清潔無污染化學(xué)電源。放完電之后的氧化鋅經(jīng)電解再生后又成為金屬鋅，再制成電池，而且鋅粉損耗極少，幾乎可以忽略不計。鋅空氣電池外殼用高分子材料，電池的極板是固體毫無電解液。在車輛上更換電池有專門的裝置十分方便。”沙永康說。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最關(guān)鍵的是，鋅空氣電池目前的比能量是200WH/KG，是鋰離子電池的一倍，相同重量的電池組其電量使原有電動汽車的續(xù)航里程新增一倍，接近燃油汽車的續(xù)航里程?！叭粲懈咝У陌l(fā)動機，節(jié)省電力，那么續(xù)航里程將更遠，超過燃油汽車一次加油的續(xù)航里程是有可能的?！鄙秤揽捣浅酚^地估計。
據(jù)了解，目前電網(wǎng)公司推行的換電業(yè)務(wù)是利用谷電給鋰離子電池充電。但是鋰離子電池是兩次電池，它隨著充放電循環(huán)次數(shù)的新增，儲電量逐漸減少，直到電池報廢，用戶去換電站換電時若換到了即將報廢的電池，那么實際可行駛里程會很短。
沙永康以杭州出租汽車的換電為例指出，每換一次電池行駛80千米，若出租汽車運營一天，要更換5次電池甚至更多次數(shù)，這使用戶不敢跑遠路，而且一天更換了幾次電池，那出租業(yè)務(wù)如何正常運營?
相比而言，若裝備了與鋰離子電池相同重量的鋅空氣電池，其行駛里程可以新增一倍，約160千米;出租車運營里程一天400多千米，只要再新增一些電池即可滿足一天換一次電池的要求。
性價比不斷新增
在沙永康看來，隨著油價的不斷提升，鋅空氣電池原先最致命的缺點成本劣勢也開始不斷消退，這使得推廣應(yīng)用之路顯得并不遙遠：按照目前的油價水平，汽車行駛一千米要花費的油錢為1.8～1.9元，和使用鋅空氣電池的價格已慢慢接近了。
據(jù)悉，鋅空氣電池最大的消耗是電能，即將放完電后的報廢電池中的氧化鋅粉經(jīng)電解后還原成金屬鋅粉，并分解出化學(xué)電解質(zhì)。這個再生過程要消耗較多的電能，一般情況下，在電動汽車上放電的鋅空氣電池組每放一千瓦時電的鋅粉要4.5千瓦時電再生，即再生到放電是4.5比1，這個電耗比例與兩次電池，如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池相比，電能轉(zhuǎn)換效率很低。它與電解水制氫再用氫氣供燃料動力鋰電池發(fā)電的電能消耗比例相當(dāng)。
據(jù)沙永康計算，以10米長的公交車為例，更換一次新的鋅空氣電池有250千瓦時電，可以行駛250千米，基本上是1千瓦時電1千米。按照電解鋅所需用電比例，算上損耗，電動汽車行駛1千米約要5千瓦時電。江蘇省上網(wǎng)電價1千瓦時是4毛多錢，也就是說，假如使用鋅空氣電池的電動汽車每行駛1千米要花費的電錢是2元錢?！吧厦嫣岬?，汽油約花費1.8～1.9元，電費是2元錢，已非常接近了?！?/p>
此外，鋅空氣電池是反復(fù)循環(huán)的，整車出廠時不含電池成本，只需一個專門的電池艙即可，同時不要電池管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、車載充電器、插頭插座等，電動汽車只要具備電機驅(qū)動系統(tǒng)和調(diào)速控制器即可，這樣電動汽車的成本不會高于同配置的燃油汽車了。
相比大眾熟悉的鉛酸電池、鋰離子電池，電動汽車使用鋅空氣電池，用戶不必考慮幾年后再換一組動力鋰離子電池的投入。另外，鋅空氣電池不會出現(xiàn)爆炸事故，是穩(wěn)定的化學(xué)電源，只需停止供應(yīng)空氣氧氣，它就不反應(yīng)不放電。同時它是固體，不會滲漏電解液，對道路及行人不會出現(xiàn)危害。
技術(shù)瓶頸可以突破
沙永康透露，現(xiàn)在鋅空氣電池是手工制作，將來規(guī)模擴大，半自動或全自動制作，成本會大大下降。而且現(xiàn)在電解鋅的成本比較高，用谷電也要8毛錢～1塊錢，國家財政應(yīng)該給予補貼。(目前鋰離子電池電動客車、公交車的補貼是50萬或100萬，鋅空氣電池也應(yīng)該得到至少相同的補貼。)
針對鋅空氣電池比功率低的問題，沙永康認為，也可以解決?，F(xiàn)在是往電池里面直接打空氣，只要幾兆帕的壓力，放電慢，比功率低，時速最高只能達到60公里，但是假如往電池里面直接供氧氣，放電速度就會大大新增，而且放電也更充分。
沙永康認為，假如一個城市的公交車、公務(wù)車、私家車等都采用了由鋅空氣電池供應(yīng)的電能，電池需求量巨大而且每天都要它，那么發(fā)電廠在谷電時段開工制作鋅空氣電池，利用谷電的低價位，可以使用戶最終花費很低，使電動汽車的電耗與目前價位的油耗費用更接近甚至持平，從而使電動汽車為市場所接受，具有一定的競爭力。
