Análisis de las perspectivas de desarrollo de las baterías de aire de aluminio

Las baterías de aire de aluminio han sido buscadas recientemente por la industria. Alguien preguntó en línea: "¿Cuál es la perspectiva para las baterías de aire de aluminio?" Las siguientes respuestas provienen de practicantes de la batería.

Jie Su

La tasa de batería de aire todavía está en el laboratorio. Desde el punto de vista de los datos, es de hecho una gran mejora del rendimiento. Si puede salvar el mercado, pero el resultado no es igual al producto, el producto no es igual a la industrialización y la industrialización no es igual a la aceptación del usuario.

Por tanto, la perspectiva es realmente mala, solo se puede decir que es conservadora y optimista.

El proceso de preparación de las baterías de metal de litio no se ha dominado en China y es posible que no sea posible fabricar productos nacionales con tecnología madura. Hasta donde yo sé, Israel es mejor y solo hay una pequeña cantidad de productos militares.

Zhuo Liang

La noticia es muy buena, la batería también es muy buena, pero hay un defecto.

Es decir, ¡no se puede cargar!

Una vez descargada la energía, debe conducir el automóvil a un lugar especial para cambiar una batería ... ¿Cuál es la diferencia entre esto y el repostaje?

De hecho, en el CitroenC1 mencionado en las noticias, esta batería de aire de aluminio se usa con una batería de iones de litio. El kilometraje diario es generalmente una batería de iones de litio. Cuando se agota, la batería de aire de aluminio se activa, por lo que en realidad es una llanta de repuesto. Es solo para el caso de que se agote el kilometraje diario y no se encuentre la estación de carga. Si usa esto también, debe cambiarlo en lugar de ir a casa para llenarlo.

En cuanto a Tesla, siempre he planeado utilizar baterías de iones de litio como fuerza principal. Recientemente, solo invertí mucho en la construcción de la fábrica Giga. En 2020, solo alcancé la salida de diseño. Antes de eso, "consideramos la situación de otras tecnologías factibles". Es decir, la más prometedora es la batería de iones de litio.

Welkincity, ingeniero de productos de baterías de iones de litio

La batería de aire de aluminio tiene Al de aluminio de alta pureza (que contiene 99,99% de aluminio) como electrodo negativo, oxígeno como electrodo positivo y una solución acuosa de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) como electrolito. El aluminio absorbe oxígeno en el aire, produce una reacción química cuando la batería se descarga y convierte el aluminio y el oxígeno en óxido de aluminio. El desarrollo de la batería de aire de aluminio es muy rápido y su aplicación en vehículos eléctricos ha logrado buenos resultados. Es una batería de aire prometedora.

Dado que 100 kilogramos pueden conducir 3.000 kilómetros, ¿por qué seguir necesitando baterías de iones de litio? ¿Y desea iniciar después de que se agote la batería de iones de litio?

Creo que aunque las ventajas son excelentes, las desventajas son obvias:

1. La potencia específica es menor y la velocidad de carga y descarga es más lenta;

2. Retraso de voltaje, la tasa de autodescarga es grande;

3. Se requiere un sistema de gestión térmica para evitar el sobrecalentamiento de la batería de aire de aluminio durante el funcionamiento.

Así que las perspectivas definitivamente están ahí, pero antes de que se resuelvan estas fatales deficiencias, las baterías de iones de litio no serán reemplazadas en poco tiempo.

Varias baterías de aire existen desde hace mucho tiempo y pertenecen a la gama de baterías de reserva. Piense en cambiar una pieza de metal cuando no hay electricidad, tan perfecto. Sin embargo, este tipo de baterías tienen un problema común: no existe una solución de membrana de electrolito perfecta, por lo que la aplicación de este tipo de batería no ha podido expandirse. Esta membrana debe proteger la estabilidad del metal en la lejía. Es necesario transportar la corriente en forma de iones. Considere el papel del electrolito en el separador de la batería. Piense en el papel de la membrana electrolítica del litio metálico en el cloruro de tionilo de litio. Estos son los primeros avances en baterías de aire.

Apéndice: Batería de aire de aluminio Máquina de bienvenida Batería de aire de metal de destino de patente de Tesla

Según informes de los medios, en la Conferencia de Baterías Automotrices Avanzadas de Atlanta de 2014, Alcoa y Phinergy de Israel firmaron un acuerdo de desarrollo conjunto sobre el desarrollo futuro de la batería de aluminio-aire Phinergy. La batería Phinergy de aluminio-aire puede mejorar eficazmente la autonomía de los vehículos eléctricos. El ámbito de negocio específico del acuerdo de desarrollo conjunto incluye principalmente nuevos materiales, nuevos procesos y piezas y componentes. El propósito de este desarrollo conjunto es promover el aluminio-aire lo antes posible. Los analistas de comercialización de baterías dijeron que además de los últimos resultados de investigación de Alcoa, la tecnología patentada de Tesla también está dirigida a baterías de aire de metal, y el futuro no descartará la posibilidad de una comercialización real de baterías de aire de aluminio.

La batería de aire de aluminio se convertirá en la dirección futura de la batería.

Según informes de los medios, en la Conferencia de baterías automotrices avanzadas de Atlanta de 2014 (que se celebró en Atlanta, EE. UU. Del 3 al 7 de febrero de 2014), Alcoa y Phinergy de Israel desarrollaron aún más la batería de aluminio-aire Phinergy. El tema firmó un acuerdo de desarrollo conjunto.

Como batería no recargable, las baterías de aire de aluminio existen desde la década de 1960 y tienen una densidad de energía muy alta. La batería de aire de aluminio consta de un cátodo de aire catalítico, un electrolito y un ánodo de aluminio metálico con una relación de energía teórica de 8.1kWh / kg, que es solo superada por la batería de litio-aire de 13.0kWh / kg. Sin embargo, dado que la corrosión anódica de la batería de aire de aluminio durante el proceso de descarga genera hidrógeno, esto no solo provoca un consumo excesivo del material del ánodo, sino que también aumenta la pérdida eléctrica dentro de la batería, lo que dificulta seriamente la comercialización de la batería de aire de aluminio. . En el pasado, el método para resolver los problemas anteriores implicaba principalmente dopar un aluminio metálico de alta pureza con un elemento de aleación específico para mejorar la resistencia a la corrosión del ánodo de aluminio metálico, o añadir un inhibidor de corrosión al electrolito.

El Dr. Raymond Kilmer, vicepresidente ejecutivo y director de tecnología de Alcoa, declaró recientemente que Alcoa tiene una amplia experiencia en materiales técnicos y una amplia experiencia en la comercialización de nuevos productos. Se comercializarán baterías de aire de aluminio Phinergy. También es muy atractivo para Phinergy. En la actualidad, la industria automotriz está buscando una nueva fuente de energía sin emisiones y no contaminante que pueda reemplazar la gasolina tradicional. La batería de aire de aluminio Phinergy puede garantizar que el automóvil tenga un buen rango de crucero, por lo que la batería de aire de aluminio Phinergy es la más probable para reemplazar la gasolina tradicional para lograr cero emisiones de nueva energía sin contaminación.

Según Phinergy, se ha desarrollado un proceso de producción patentado para ánodos de aluminio metálico que puede aumentar la utilización de energía del aluminio metálico y reducir el consumo innecesario de energía de reacción química. Phinergy también dijo que también ha desarrollado un sistema avanzado de administración de baterías diseñado para mejorar el uso de energía de la batería. El cátodo de aire de la batería de aire de aluminio Phinergy está equipado con un catalizador dedicado a base de plata que utiliza una estructura única e innovadora que permite el paso del oxígeno y bloquea el dióxido de carbono. Con esta estructura innovadora, el cátodo de aire de la batería de aire de aluminio Phinergy puede evitar eficazmente la carbonización del electrodo y, por lo tanto, la vida útil puede llegar a miles de horas. Cuando la batería de aire de aluminio Phinergy está en funcionamiento, su aluminio metálico interno reacciona en hidróxido de aluminio. El hidróxido de aluminio se puede reciclar mediante el procesamiento de la planta de aluminio, de modo que se pueda lograr un uso sostenible.

Según Phinergy, la batería de aire de aluminio Phinergy contiene 50 placas de aluminio, cada una de las cuales puede impulsar 20 millas de energía por sí sola, por lo que toda la batería de aire de aluminio Phinergy puede alcanzar 1000 millas (aproximadamente 1600 mil metros). Además, la batería de aire de aluminio Phinergy se ha integrado con éxito en la pantalla del vehículo eléctrico. Además de las aplicaciones en la industria de vehículos eléctricos, Phinergy también dijo que su batería de aire de metal también se puede utilizar en aplicaciones de energía fija, como hospitales, generadores comerciales de emergencia para centros de datos, generadores de uso general y aplicaciones de defensa como casas móviles. y vehículos sin conductor.

Batería de aire de metal patentada por Tesla

El mayor cuello de botella en el desarrollo de vehículos eléctricos proviene de la tecnología de baterías, porque los vehículos eléctricos generalmente tienen deficiencias fatales, como un tiempo de carga prolongado y una distancia de conducción corta.

Pero estas fatales fallas se están superando, y una compañía filtrada por una compañía llamada Tesla Motors muestra que ha logrado un gran avance en el campo de las baterías para automóviles. Según informes de los medios, la patente describe el paquete de baterías que consta de una batería de iones de litio y una de metal-aire que puede viajar hasta 400 millas (650 km). La letra E en inglés significa economía, Tesla Mode lE se coloca en la carretera para aplanar la aplicación a gran escala del vehículo eléctrico, se espera que se venda por 30,000 dólares estadounidenses y el rango de crucero alcanzará las 200 millas.

Además, según informes de medios extranjeros, Tesla Motor Corporation presentó una solicitud de patente para "Sistema de paquete de baterías híbridas de rango extendido para vehículos eléctricos" el 8 de diciembre de 2010, y fue aprobado por la Oficina de Patentes de EE. UU. El 25 de junio de 2013. La energía híbrida El tren no estará equipado con un motor de gasolina. El sistema híbrido al que se hace referencia en esta patente es en realidad de electricidad a electricidad. Usando dos tipos de baterías, teóricamente es posible dar a los vehículos eléctricos un rango de crucero más largo.

Según los informes, el "sistema de batería híbrida de rango extendido" de Tesla incluye paquetes de baterías estándar de iones de litio, controladores y motores convencionales. Para complicar las cosas, también hay un paquete de baterías de química de aire de metal. El paquete de baterías de iones de litio suministra energía directamente al automóvil y el paquete de baterías de metal-aire suministra energía al paquete de baterías de iones de litio. En el diseño patentado de Tesla, el paquete de baterías de metal-aire reemplazó esencialmente al motor de combustión interna de rango extendido. La batería de aire de metal tiene una alta densidad de energía y puede almacenar más energía eléctrica. En teoría, puede funcionar como un rango extendido, pero su densidad de potencia es relativamente baja.

Según los expertos de la industria, la tecnología de las baterías debe dar un gran salto para convertirse en un verdadero producto convencional. En la actualidad, todavía hay tres montañas que tienen un rango de crucero corto, un tiempo de carga prolongado y un alto costo de batería, lo que significa que los vehículos eléctricos no se pueden civilizar. El Mode lE que Tesla planea lanzar en el futuro es un producto de automóvil eléctrico para el público en general. Por lo tanto, Tesla necesita comprimir los costos de la batería a un nivel más bajo que en la actualidad.

Se informa que la batería de alta densidad de energía utilizada por Tesla tiene una gran desventaja, es decir, el ciclo de vida es bajo (500 ciclos) y un ciclo se define como el ciclo de descarga completo de la batería con una clasificación de kWh. El Volt usa el 65% de su potencia nominal y usa un ciclo de vida de 0.65 por cada descarga completa. En otras palabras, Tesla usa una potencia nominal de batería de casi el 90%. Tome los modelos de 85 kWh como ejemplo. Su rango de crucero de carga única es de 300 kilómetros y cada ciclo de vida utiliza 0.9 ciclos de vida; conduciendo a 100,000 millas. En ese momento, la batería se descargará 333 veces; la profundidad de descarga (DOD) alcanza el 90%, lo que equivale a 300 ciclos, y puede alcanzar fácilmente los 500 ciclos. El rango de crucero de carga única del Volanda es de solo 38 millas. Al conducir a 100,000 millas, el ciclo de la batería debe alcanzar 1710 veces, y Bitsla es mucho más alto.

Los conocedores señalaron que la "patente" de Tesla no es más que una batería híbrida, similar a la batería Volanda, que se puede utilizar para la conducción diaria (por lo general, no más de 40 millas) y debe recargarse todos los días. Según los hábitos de conducción, la batería de autonomía extendida rara vez se utiliza, por lo que puede ser un componente químico con un ciclo de vida muy bajo. Además, la batería de autonomía extendida no tiene que estar compuesta necesariamente de aire metálico y puede ser cualquier componente químico que tenga una alta densidad de energía, un ciclo de vida reducido y un coste reducido. Por lo tanto, el "sistema de batería híbrida de rango extendido" de Tesla es solo una extensión del concepto, ya sea que el concepto sea deseable, pero también es necesario ver el rendimiento del automóvil eléctrico Tesla ModelE.

La página contiene el contenido de la traducción automática.