什么是空气电池，空气电池寿命难题相继被攻克，实用化即将到来了吗？
来源：宝鄂实业
2019-03-28 19:19
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3月21日报道，空气电池被称为终极蓄电池，但寿命短是其面临的最大课题，如今大幅提高寿命的技术被相继开发出来。富士通相关的电子零部件厂商FDK研发的使用氢的特殊型空气电池将在3年后走向实用化。NTT试制出了使用锂的长寿命空气电池。在物联网(IoT)时代，高性能电池的必要性出现提高。空气电池的实用化时间可能大幅提前至2020年代，预计开发竞争将愈发激烈。
空气电池的重量轻，根据这一特点有望被搭载于飞行汽车、到处活动的机器人、掌握健康状况的传感器等设备上。伴随通过各种设备收集数据的必要性提高，对于像空气电池这样重量轻、性能高的电池的需求将出现扩大。如果储存太阳光等可再生能源产生的多余电力的系统得到普及，还有望大幅削减二氧化碳排放量。
锂电池的登场使得移动设备普及，支撑了IT革命。随着性能的不断提高，锂电池还成为汽车电动化的重要零部件。但是其性能正在接近技术极限，同时还存在易燃等缺点。
空气电池作为新一代电池的有力候选之一，通过吸取空气中的氧，发生化学反应来产生电。由于氧气取之不尽，理论上空气电池的蓄电量可达到锂电池的5-10倍。
在电池的正极和负极中，由于正极使用氧取代金属，所以空气电池更轻，同时还能降低材料成本。当前，空气电池走向实用化的巨大课题是性能很快下降。
FDK开发的空气电池使氢和氧发生化学反应产生电。利用混合动力车等使用的镍氢电池的结构，把使用镍的正极替换成氧。加上以稀有金属钌为主要成分的微粒子，促进化学反应。即使反复充放电500次，性能也仅仅降低不到1成。这种电池如果用于储存再生能源的电力，使用寿命为10年左右。
FDK开发的电池需要附带从氧中去除二氧化碳和杂质的装置。据说即使加上附带的部分，成本也比锂电池低。该公司的常务执行董事庄濑知行认为，“和现在相比，可以把性能提高2-3倍”。
NTT证实，负极中使用锂的锂空气电池即使充放电100次性能也不会下降。其关键在于混入了以锰为主要成分的化合物，具有促进充放电必要化学反应的作用。
锂空气电池反复充放电后，会出现不需要的杂质，导致性能下降。在过去，几次充放电后性能就会下降。以此次混入化合物的成果为线索，将更容易探索最合适材料。此外，据说可以通过在化合物的配比等方面下功夫来延长电池的使用寿命。
日本物质材料研究机构与软银推进锂空气电池的共同开发，力争2025年实现实用化。使用碳纳米管和石墨烯等纳米碳素材料，把容量提高至锂电池的15倍，即使充放电100次以上性能也不会退化。开发团队负责人久保佳实干劲十足地表示，“目标是把容量提高至10倍以上，成本降低至10分之1”。这种电池有望用于移动设备和无人机。
在新一代电池的开发竞争中，安全、充电时间短的全固体电池被认为正在接近实用化。空气电池虽然在高速充电和寿命方面不及全固体电池，但是具有轻量、潜能大的特点。丰田正加紧把搭载全固体电池的纯电动汽车(EV)推向实用化，一方面，也正致力于开发空气电池。
与铅酸电池相比，锂电池的能量密度高、寿命长、体积小、重量轻等优点，被人们寄予替代铅酸电池的厚望。三年前，有业内专家预测，在制造电动车领域，锂电池在2015年可以替代大约20%的铅酸电池，五年内可以实现大约替代30%的铅酸电池。然而时值今日，锂电池实际替代铅酸电池不到10%，而未来两年内要实现目标看来是非常的艰难。据最近行业协会预测的数据显示：今年锂电车的销量约300万辆，而整个电动车产销量约3200万辆。那么锂电池替代铅酸电池的主要障碍在哪里？
锂电池性价比优势并不突出。据众多经销锂电车的经销商反映：采用国产锂电池的电动车，返修率居高不下。国内实力雄厚的锂电池企业与一般的中小锂电池企业(pack)工厂制造出来的锂电池其返修率竟然低到5%，高到13%左右的差距，价格十分的悬殊：以锰系材料的48V12Ah约500元/组左右，镍钴锰三元材料的锂电池48V12Ah约650元/组左右。但是pack锂电池48V12Ah只有约320元/组左右。但是这种pack锂电池使用不到一年，电池容量大大衰减，已经无法再使用。而锰系材料和三元材料的锂电池与铅酸相比，除了体积小与重量轻之外，其余并没有多大的优势，其使用达到2年以上，电池的衰减程度已经无法满足行驶长距离的要求。
返修时间过长严重制约了消费者的使用。一旦出现锂电池的故障进行返修，时间长则一个星期左右，甚至有的更长，让消费者等待得不耐烦，失去了使用的信心。其原因是，经销商无法维修或更换锂电池内部出现问题的电芯，一定要通过快递运送到制造企业，通过专业设备来进行电池的维修。这是制约锂电池大规模替代铅酸电池的关键之一。
锂电池过于“娇贵”，无法像铅酸电池那样经得起折腾。锂电车在使用过程中，经不起摔扔撞击，一旦锂电池遭到刺穿，或者剧烈撞击把锂电池摔坏，锂电池就有可能会产生燃烧与爆炸；锂电池对充电器的要求很高，不能像铅酸电池那样随便用马路边的投币充电器来充电，一旦电流过大，击穿锂电池内的保护板就有可能产生导致燃烧甚至爆炸。
由于锂电池产品质量良莠不齐，大量的低端锂电池冲击着市场，使得经销商对锂电车企业的选择格外的小心谨慎，弄不好哪家制造企业一年半载之后就关门跑路，采购进来的锂电车就要让经销商全部兜着处理了。由此可见，锂电池要实现替代铅酸电池，如果不改变上述的问题，再过五年恐怕也很难
