铝空气电池能否替代锂电池？

铝空气电池近期获得重大进展，续航能力达到1600公里，远超特斯拉等现有的任何动力电池汽车。市场人士认为，金属空气电池有可能给马斯克“一记闷棍”，他的超级电池工厂可能还没破土动工，就已经被人甩在后面了。不过，也有业内人士认为，对于车载应用，铝空气电池依然是个未知数。在这方面，铝空气电池甚至还比不上氢燃料电池。

电动汽车要成为真正的主流产品，电池续航能力是一道坎。而近期可续航1600公里的铝空气电池的诞生，无疑在电动汽车市场掀起惊涛骇浪。市场普遍关心，未来铝空气电池是否真的能够取代锂离子电池，带领电动汽车进入一个新的发展阶段。

Alcoa（美铝公司）和以色列Phinergy公司最近对一台电动车进行了测试，该车搭载了两家公司联合开发的铝空气电池后，而该车最大的亮点是其续航里程可以增加到994英里（约合1600公里）。

如果这项技术真的能成熟运用，这无疑有利于未来电动汽车的大规模推广。但对于目前全球电动汽车代表厂商的特斯拉而言未必是好消息。市场人士认为，金属空气电池有可能给马斯克“一记闷棍”，他的超级电池工厂可能还没破土动工，就已经被人甩在后面了。不过，也有业内人士认为，对于车载应用，铝空气电池依然是个未知数。在这方面，铝空气电池甚至还比不上氢燃料电池。

铝空气电池的优劣

铝空气电池是一种金属空气电池，它的工作原理就是活性金属铝在水中发生氧化反应释放能量的过程——通过电解液及特殊的电极材料，将释放的能量以电能的形式输出。

简单来说，金属铝从空气中吸收氧气，以及用户给汽车加的水产生化学作用，将铝变成氧化铝，从而释放出能量，为汽车持续提供动力。在电池的生命周期内，用户只需每月加注清水就可以了。

而铝空气电池与锂离子电池孰优孰劣，争论的焦点主要是在续航能力上。

目前，特斯拉采用的锂电池技术相对成熟，但唯一的问题在于锂电池的能源密度低、续航能力有限。目前锂离子电池续航能力大多在135公里(日产Leaf)至480公里(特斯拉S型)之间。而铝空气电池1600公里的续航能力远超现有的任何动力电池汽车――包括充满电能跑500公里的特斯拉MobelS，甚至连插电式混合动力车&增程式电动车（续航在500公里左右）、乃至氢燃料电池车（续航在500-600公里以上）也望尘莫及。

另外，美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量。相比之下，特斯拉ModelS的电池超过500公斤，而行驶里程却不到500公里。此外，有专家认为，锂离子电池的能量密度还能提高一倍、电池成本可以降低50%、减重一半，但这基本可以说是极限了。

从这些方面来说，铝空气电池确实是一个突破，明显优于锂离子电池。不过，由于铝空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢，这不仅会导致阳极材料的过度消耗，而且还会增加电池内部的电学损耗。这严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。

对此，Phinergy公司表示，公司采用的新技术，可以有效避免电极的碳化问题，电解质可溶解表面氧化层，使反应持续进行。

从本质上说，铝空气电池消耗的是铝，而不是水。因此，在电池工作的过程中，源源不断地输出电能，金属铝也在源源不断地被氧化而消耗，生成氢氧化铝，产生电能是以消耗含有化学能的铝为条件的。这意味着，铝空气电池储存的电量用完后，电池的寿命也就结束了，需要重新安装，即补充金属铝。同时，对于金属固态物的铝来说，与其他气体类的燃料电池相比有诸多不便，比如氢燃料电池可以将氢气方便地加注、存储、输送至化学反应装置，但铝空气电池显然不行。

其实，铝空气电池早在20世纪60年代就已问世。但直到现在，它的研究多半还停留在理论阶段，实际应用的并不多。在国内，它的研究多集中于应急电源；而在国外，科学家或研究某种电极材料，或研究特殊应用场合的电池系统，正试图寻求铝空气电池应用技术的突破。

铝空气电池能否替代锂电池？

不可否认，续航能力是锂离子电池商业化的最大瓶颈，铝空气电池的超强续航能力更利于电动汽车的大规模应用。但仅从这一点就说铝空气电池替代锂电池为时尚早。对于车载应用而言，铝空气电池依然还是一个未知数。

吉利汽车研究院曾经做过相关的仿真建模实验，从结果来看，铝空气电池更适合作为续航备用电池。铝空气电池是一个能量源，相对于可存储电能的蓄电池而言，同等重量的铝空气电池所能释放的电能更多，其能量密度高，但其可释放的功率却极低，单独使用不能满足车用需求，特别是启动时。这就相当于一辆燃油汽车，油箱很大，但发动机很小，可以走很长的路，但走得很慢。相比之下，锂离子蓄电池的车速会更加稳定。如采用同等功率(即车辆具备同样车速)的铝空气电池，其重量大概会是锂离子蓄电池的4至5倍。

也就是说，一辆电动汽车的标配能量应该是，实际使用中取铝空气电池所长，获得更长的续驶里程，同时也要补铝空气电池所短，配一个功率型的电池，使车辆具备不错的动力性能。

实际上，美铝加拿大公司开发的铝空气电池汽车仍需保留锂电子电池，铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动。

值得一提的是，目前特斯拉也开始了铝空气电池领域的布局。据外媒报道，特斯拉汽车公司于2010年12月8日提出了“电动汽车增程混合动力电池组系统”的专利申请，并于2013年6月25日获美国专利局审核通过。这套专利包括标准的锂离子电池组及另配有一个金属空气化学电池组。锂离子电池组直接给车供电，金属空气电池组为锂离子电池组提供电能。

业内人士认为，从铝空气电池本身技术特点来看，作为应急电源和移动电池似乎更合适。而在汽车领域，以特斯拉为代表的锂电池短期应该还是主流，未来的发展方向是在现有电池基础上，增加燃料电池，形成‘燃料电池+蓄电池’的混合车载电源。但在燃料电池选择上，氢燃料电池优于铝空气电池等金属燃料电池。