鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年09月10日
鋅空氣電池:新興儲能行業新軍
鋅空氣電池不僅可作為清潔交通動力源,更是新能源發電儲能的最優方法,如能突破電池體積大、還原成本高等技術瓶頸,將具有廣闊市場前景2010年三月七日,我國工業集團公司旗下中航國際(香港)集團有限公司投資5億元,與北京長力聯合能源技術有限公司聯合成立北京中航長力能源科技有限公司(以下簡稱中航長力),并設立北京鋅空氣電池研究中心,同時雙方合作的鋅空氣電池產業化項目也落戶于北京八達嶺新能源產業基地。
鋅空氣電池可謂儲能的最優方法,中航國際(香港)集團有限公司總裁季貴榮告訴記者,該項目落戶八達嶺新能源產業基地,就是為了服務于新能源發電公司。
對此,北京市副市長茍仲文也給予了充分肯定:該項目的建設,對執行綠色北京的計劃,對延長新能源產業鏈條,改善新能源結構,推動相關產業的發展,乃至優化調整新能源汽車結構都具有重要意義。儲能優勢突出
在伊拉克,駐伊美軍必不可少的一個裝備就是可充電電池。常見的鋰離子電池雖然可以供應一按時期的電源,但其電量消耗快的問題難以保障要。特別是在戰爭中,由于戰地發電裝置多數被毀,鋰離子電池往往是英雄無用武之地。彼時,鋅空氣電池就成為最佳選擇。
有關儲能領域人士而言,鋅空氣電池的概念并不陌生。它是以活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質,以鋅為負極,以氯化銨或苛性堿溶液為電解質的一種原電池。在耗盡電荷量以后,只要更換鋅電極和堿液,就可重復使用。以7號電池為例,鋅空氣電池的容量是同型號堿性電池的2.5倍,而重量卻是堿性電池的2/3,在通常使用情況下,若用于手機,待機時間可超過45天。與鋰離子電池相比,鋅空氣電池可以克服前者電量消耗快、壽命短、棄用后污染環境等問題,更不會出現鋰離子電池那樣因異常原因導致的爆炸事故。
中航長力聯合能源科技有限公司副董事長周利民告訴記者:氧氣資源隨處可見,而國內的鋅資源豐富,地質儲量居世界第1位。數據顯示,至2004年底,我國鋅的地質保有儲量為9200萬噸,而且資源分布相當廣泛,幾乎遍及全國。純鋅的原料價格約為每噸18000-19000元,而鋰電所用的含量99.9%電池級碳酸鋰,每噸價格約為37000-40000元,兩者相比,鋅的價格要低很多,且提取更為方便。因此,鋅空氣電池具有很高的社會和經濟效益。我國發展鋅空氣電池最有資源優勢,周利民說。
不少國際電池大廠已經瞄準了鋅空氣電池市場。知名電池廠商美國勁量(Energizer)正在著手推廣鋅空氣電池。勁量稱其鋅空氣電池通過技術改進之后,在同樣體積下,電量是現有堿性電池或鋰離子電池的3倍。目前,勁量已經得到了30家OEM廠商的支持,首款鋅空氣電池也將于2010年夏天上市,電壓、容量和現有的9號電池相同,售價也會和其一次性鋰離子電池類似。該公司還將推出使用鋅空氣電池的產品,包括無線鍵盤、藍牙耳機、遙控器、掌上媒體播放器、迷你手電筒等。
由于出色的儲能效果和安全性,通過近幾年商業化項目的執行,鋅空氣電池已經大量應用于領域和日常生活中。最常見的是許多助聽器里就使用了鋅空氣電池。數據顯示,僅僅我國助聽器市場目前年銷售約7億元,且每年以15%的速度上升。借助這一領域,鋅空氣電池市場迅速成長并進入了成熟期。
鋅空氣電池在很多領域可以替代鉛酸、鋅錳、銀鋅、鎘鎳等系列電池產品,具有廣闊的國內市場。作為航標燈電源,我國內河航道的航標燈年要量在數萬只;作為助聽器、計算器、電子手表等產品的電源,國內外市場需求在數千萬只;作為礦工頭燈電源,全國市場保守估計在1000萬只左右;在領域,鋅空氣燃料動力鋰電池也具有極大的價值和運用前景,現已被廣泛運用于單通道地面及空中通訊系統、通訊設備、計算機、夜視系統、數碼信息設備、導向系統、監視傳感器、閃光燈、和探測器等。鋅空氣電池車年內試路
1995年,以色列電燃料(ElectricFuel)有限公司首次將鋅空氣電池用于EV(電動汽車)上,使得鋅空氣電池車進入了實用化階段。此后,美國DreisbackElectromotive公司以及德國、法國、瑞典、荷蘭、芬蘭、西班牙和南非等多個國家也都在EV上積極地推廣應用鋅空氣電池。
以其他電池為動力的摩托車一般行程不大于60公里,且一般電池充電時間在10小時以上。而以鋅空氣電池作為動力的摩托車最大行程不低于210公里,放電電流大,放電曲線平穩,可作為動力電源長時間大電流放電,使用方便,續航距離長,且在使用時不須專門充電,只須到換液站對電解液進行置換,這一過程也僅要幾分鐘。
隨著北京鋅空氣電池研究中心的成立,北京正式投入了鋅空氣電池的產業化運作階段。年內北京將有采用鋅空氣電池的50輛電動大客車和環衛車,在北京市政府指定的線路進行路試,投入市公交和環衛系統的試驗運行,為市場化運作供應可靠的依據。到2013年,將實現鋅空氣電池規模化生產,達到年產1000輛電動大客車電池和1000輛電動環衛車電池的規模。
鋅空氣電池采取抽換鋅電極的辦法進行機械式充電,更換電極的時間在3分鐘內即可完成。換上新的鋅電極,充電即告結束。它是一種有別于常規2次電池的新型2次電池。充電時間極短,非常方便。可隨車攜帶一些鋅電極,為使用帶來了極大方便。如此種電池得到發展,省去了充電站等社會保障設施的興建。鋅電極可在超市、電池經營點、汽配商店等購買,對普及此電池電動汽車十分有利。
除了中航長力外,國內另一家較早開展鋅空氣電池生產的博信電池(上海)有限公司已經落戶上海浦東新區,博信將和數家國內外的產業鏈關聯公司一起,在浦東新區建立一個戰略合作項目公司,即鋅燃料空氣電池驅動城市電動巴士運行、鋅燃料生產和物流體系的示范和試運營的項目公司。浦東新區科協副主席丁海濤博士表示,這是符合環保能源政策及資源節約和循環經濟理論的項目。在2010年上海世博會上,博信公司研制的鋅空氣燃料動力鋰電池電動巴士作為清潔能源汽車穿梭于各個場館之間。助力新能源發電
在多種有望替代鋰離子電池的技術當中,鋅空氣電池盡管具有一定的市場前景,但作為新能源汽車電池,尚難以撼動鋰離子電池。
車用鋰離子電池技術已經相對成熟,隨著充電站的陸續建立以及與電網接入技術的解決,鋰離子電池仍是新能源汽車最佳的電源,我國電子商會電源專業委員會副秘書長、高級工程師錢良國并不看好鋅空氣電池作為車用電源的市場前景。
一方面,鋅空氣電池的重要原料鋅在還原時過程復雜,繁瑣,氧電極所需的催化劑常常是鉑及鉑合金、金屬螯合物等高成本材料,因此,氧電極成本較高。另一方面,體積大、不便更換電池也是阻礙鋅空氣電池在新能源汽車上應用的問題之一,一般來說,鋅空氣電池一片一伏,一輛車384伏,那就要300多片,假如安裝兩套,要700多片,周利民對此直言不諱。
對此,中航長力并不擔心。一方面,他們已經探索出了一條用于鋅空氣電池發展車用電源的途徑,正在規模發展上爬坡;另一方面,除了車用電池外,為新能源發電平衡電能是中航長力為鋅空氣電池開辟的又一大應用領域,特別是應用于風力和太陽能發電中。受自然條件影響,風力和太陽能發電量常常存在高峰和低谷,并網發電時,常常會由于電量不穩定,對既有電網造成較大沖擊。而鋅空氣電池具有放電平穩的特性,假如在上網發電前,通過鋅空氣電池,將電能先儲備起來,然后再釋放電能,則可以起到穩定發電的目的。
鋅空氣電池不僅作為清潔交通動力源,也作為新能源發電儲能的最優方法,具有廣闊的發展前景和強大的競爭優勢,季貴榮說。中航長力的鋅空氣電池項目之所以入駐八達嶺開發區,其目的也是為了服務于八達嶺新能源產業基地的新能源發電公司,同時在鋅還原時因為可以使用新能源發的電,因而電價也更加低廉,從而降低鋅空氣電池的成本。
周利民透露,鋅空氣電池中心成立后,將著重攻克上述兩大難題,促進鋅空氣電池在更廣范圍內的應用。一是采用鹽類金屬氧化物做為催化劑,替代傳統的銀催化等高成本材料。目前中航長力采用的新型堿介質電沉積工藝,大大降低了鋅及鋅電極還原成本。同時,設計制造新型的插塊式電池則將大大提高更換速度,對縮小產業鏈也能起到促進用途。我們還在研制注入式鋅空氣電池,將插塊式片狀鋅變成富氧鋅液態形式,實現‘加油’式更新,周利民表示,如此一來,將大大提高使用效率,縮短更換時間,減少使用不便。目前,這一項目已被列為國家863計劃。
針對業內對鋅空氣電池用汞來提高電池的儲存性能,不是綠色能源的詬病,周利民表示,目前所有的小型鋅電池均已實現了無汞化,摸索出一條促進鋅空氣電池綠色發展的途徑。正如一位權威人士說,辦法總比問題多,事實上,在催化使用、降低電池性價比、制作成本、回收再利用以及相應的配套設施上,業內都在對其科研攻關。
然而,和發達國家相比,國內鋅空氣電池無論是技術還是價格方面仍有不小差距。如從電池能力看,美國研發的鋅空氣電池單位放電密度已經達到280毫安,而國內最高是260毫安。
目前,由美國能源部和我國科技部授權成立的美中能源環境技術交流中心已經把鋅空氣動力燃料動力鋰電池作為向我國推薦的重點合作項目,不僅將著力提升國內鋅空氣電池研發水平,試圖解決其應用中體積大、還原成本高等技術和產業化瓶頸,還將共同推進鋅空氣電池在新能源汽車及更廣范圍內的應用。










