不得不承认,近百年来,人类充分利用了自然界的慷慨馈赠——化石能源,也正是化石能源用超凡脱俗的能量密度点燃了从工业文明到信息文明的燎原之火。以石油工业为依托的燃油车出色地解决了续航里程、综合性能、燃料加注、基础设施等实际问题,在技术日臻成熟、成本逐步降低的同时也形成了强大的路径锁定。
新能源汽车若想与传统燃油车分庭抗礼乃至取而代之,恐怕不能仅靠政策的出台、民众意识的转变,动力电池技术的进步与发展同样至关重要。从铝空气电池、锂硫电池,到氢燃料电池、固态锂电池,再到现有常规锂电池,各类动力电池技术路线之争一直是业内热议的话题。
我们不妨既“仰望星空”又“脚踏实地”,从未来出发,把有可能获得逐鹿中原能力的动力电池技术依照核心原理进行一番“阅兵”。看看到底哪种技术才是新能源汽车的未来?
1理想的铝空气电池车
如果说有什么还原剂可以在能量密度方面和碳氢化合物媲美,那么大家会不约而同地将目光投向元素周期表的特定位置——那些“小而美”的活泼金属;如果说有什么氧化剂大量、廉价、易得,那么空气几乎是所有人心中的不二之选。这就是身兼二者优点的金属空气电池,尤其是以地壳中极其丰富的铝相关原料作为负极的铝空气电池,吸引一批又一批研究者全情投入的原因。
首先,成功的铝空气电池可以解决车辆续航问题。铝负极和空气正极的组合就是能量密度的最佳代言,“日行千里,夜走八百”理所应当。
其次,成功的铝空气电池可以解决车辆充能问题。采用更换负极方式的铝空气电池“机械充能”相比传统燃油车的燃油加注毫不逊色,简直和钢铁侠的能量块一样便捷迅速。
再次,成功的铝空气电池基础设施易用易建。靠近可再生能源资源中心的电解铝设施配上发达的货运网络,再加上堪比便利店的“机械充能”站,结合金属铝常温下的表面惰性和铝氧化物的环境友好、易回收特性,几乎可以构建一个完美的能源交通网络闭环。
即便在整体能量循环效率方面不及锂电的充电桩、换电站,铝空气电池车仅凭借上述三方面的优势就能“统治”能源与交通的未来。
然而,实现铝空气电池技术的应用存在相当大的技术难度,例如铝负极的腐蚀抑制、正极吸氧催化剂的研究与设计等多重难题待解。毫不夸张地说,能跨越上述障碍、实现铝空气电池交通应用的研究者,绝对值得一个沉甸甸的诺贝尔奖。
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