汽车铝空气电池是一项创新技术，汽车制造商和政策制定者应该仔细研究。铝-空气电池虽然是一种电池，但其行为更像发动机：燃料是铝，铝通过电解质与空气发生反应，产生电力。与电动汽车常用的锂离子电池相比，铝空气电池具有很大的优势。它的行驶范围与汽油动力汽车相似。其能量密度远高于锂离子电池。电池组更轻，这也为电动飞机打开了一扇门。与锂电池不同，铝是一种廉价而丰富的金属。它需要更换电池，而不是重新充电，因此面临着基础设施和物流方面的挑战......所有其他技术也是如此。但这可以解决电动汽车增长所面临的电网容量问题。然而，它缺乏政策支持，主要是因为它没有被正式归类为电池。如果有正确的政策支持和汽车制造商的关注，它将成为另一种主流技术。开发仍在继续。但是，正如文章所指出的，这项技术已经存在了一段时间：航天飞机的固体火箭助推器就是由铝粉驱动的。

在燃料燃烧产生的二氧化碳直接排放量中，运输业占 24%，因此运输业将在全球脱碳努力中发挥关键作用。[1] 这些排放量中有近四分之三来自公路车辆，而尽管受到 Covid-19 大流行病的影响，航空和航运业的排放量仍在继续增加。有许多替代燃料和技术比内燃汽车更清洁，包括生物柴油、沼气、电动汽车、混合动力汽车或氢动力汽车。铝-空气（Al-air）电池技术是另一项很少被宣传但被认为具有巨大潜力的技术。

铝+空气=动力

铝-空气电池是一种廉价、轻便和强大的能源。其公式非常简单：铝+空气=动力。空气中的氧气和铝发生反应产生电能，从而产生电荷，可用于乘用车等。它介于电池和燃料电池之间。这是一家铝空气电池开发公司。

锂离子电池存在缺点

目前，全世界都在把锂离子动力电动汽车作为实现气候目标的途径。根据 Carbon Brief 的数据，2019 年，xEV 的排放量比传统汽车低达三倍，具体差异取决于制造和充电过程中的电力来源[3]。

尽管 xEV 的优势已得到证实，但用电池为全球汽车提供动力也有一些注意事项：电池的使用寿命保证在 5 到 8 年之间；回收利用是出了名的困难（目前回收利用率不到 5%）；电力来源可能不清洁；大规模为 xEV 充电可能会对电网造成压力。最后但并非最不重要的一点是，xEV 所需的稀土矿物会带来供应链风险。

欧盟委员会在 2020 年发布的一份关于传统汽车和替代燃料汽车对环境影响的报告认为，在所有汽车类型中，xEV 对环境的影响要小得多。此外，在 xEV 中使用铜和电子元件仍然是对环境的挑战。相比之下，Al-air 电池技术有望解决低碳交通的可持续性、回收和采购问题。

空气电池技术的突破

杰克逊说："电池的性能和成本表现使其成为化石燃料的经济型替代品。空气电池的行驶里程与汽油动力汽车相近，目前估计每箱可行驶 1,600 公里。为什么这项技术迟迟没有引起公众的注意？

长期以来，阻碍商业化的障碍一直是技术本身所固有的： 2020 年，科学家们仍坚持认为，由于阳极腐蚀或孔隙堵塞等问题，阴极、阳极、电解质和其他电池组件的性能不佳且成本高昂，因此该技术不适合推广和商业化[6]。

不过，杰克逊认为他已经设法解决了这些问题： 一次偶然的机会，我开发出了一种电解质系统，似乎解决了主要问题。这种电池的性能最好，电池组的能量密度为 1.35kWh/kg，大约是锂离子电池的九倍。

工作原理

杰克逊认为，"电动发动机 "是对该技术的最佳描述。它既不是电池，也不是发动机，而是相当于发动机的电动装置。在这种 "发动机 "中，"燃料 "是金属铝（阳极），它与周围的氧气（阴极）发生反应，从而产生能量。由于阴极只是周围空气中的氧气，因此不需要像传统电池那样携带另一种金属的重量，从而大大减轻了重量。

这是一个非常安全和枯燥的系统。它能安静地持续提供电力，直到燃料耗尽，而不像预充电池那样，在放电时必须应对电压损失（因此也是电力损失）。这在电动航空中是一个特殊的问题，因为在电动航空中，在着陆失败的情况下总是需要满功率。因此，与其说它是电池，不如说它更像一个使用燃料的发动机。我们已经进行了长达 1,500 英里（2,414 公里）的测试，一路上动力始终保持恒定。现在，制造商每千瓦时的成本在 29 至 35 欧元之间，而驾驶员每公里的成本为 0.15 美分，"他说。

电池交换

杰克逊认为，空气电池是 xEV 的一个非常合适的扩展。在我看来，当人们需要去某个地方时，他们不愿意等待电动汽车充电。而我们的电池可以在 90 秒内完成更换。机动性对我们来说是非常重要的自由。这就是我们的理念。

目前，充电基础设施仍是 xEV 取代内燃机汽车面临的主要挑战之一。哈佛大学 2018 年的一项研究表明，要确保 xEV 在商业上取得成功，需要一个更方便、更易用、相对便宜的充电基础设施。一方面，电池非常重，必须精确安装；另一方面，电池交换系统需要一个均匀分布的、可获得可靠电力供应的电站网络。

对于铝空气电池来说，对基础设施的要求并不高。就基础设施而言，我认为我们不会有太大影响。我们不需要电力驱动的自动交换机，但如果你真的实现了自动交换，车库前院的正常电力供应就足以运行交换机。我们目前的系统是专为手工交换而设计的，其模块重量不到 5 千克，并配有提手。对于这个系统来说，基础设施实际上只是一个仓储和运输物流系统，"杰克逊说。

空气适配器可延长 xEV 汽车的行驶里程

将来，只要购买铝-空气适配器，客户就可以将他们的 xEV 变成锂-铝-空气混合动力汽车。我们实验室里有一辆使用了 4 年的电动汽车，续航里程仅剩 50 英里。这辆车的其他部分都很完美，一切都运行得很好，但只有 50 英里的续航里程就太浪费了，它已经不能算是一辆真正的汽车了。有了延长器，我们就能让汽车多行驶 300 英里。

杰克逊告诉我们："这不仅会使二手车市场更具吸引力，还将加速新型电动汽车的销售，这一点毋庸置疑。如果空气电池适配器能减少充电次数，那么这项技术不仅能延长续航里程，还能延长锂电池的寿命。

低环境影响

虽然锂离子电池的回收利用还有待于开发出对环境无害的 xEV 技术，但铝空气电池的回收利用则要容易得多。铝回收基础设施已经存在。

除了将铝用作电动汽车的动力源外，还有其他有趣的应用：废金属回收应用可以利用这项技术回收废金属，例如废旧飞机的废金属，同时进行发电。废料业务潜力巨大，这是一个更大的话题，"杰克逊说。另一个潜在的应用可能是回收核燃料棒上的镁和铝外壳，这些外壳是一种高放射性、不可用的材料。这些材料可用于生产绿色电力，供核电站使用。

不仅用于汽车

Al-air 电池在乘用车上的应用仅仅是个开始。铝空气电池可以产生大量的能量，并开辟了广泛的可能用途。很多人不知道航天飞机的固体火箭助推器是由铝粉驱动的。烟花和火箭中都有铝粉。杰克逊解释说："铝粉有很大的能量，但关键在于如何将能量转化为电能。

这种捆绑式电源的可能用途包括集装箱船和游轮等海运部门、机场地面支持设备以及为农村微电网供电。杰克逊提到了加纳正在考虑的一个项目，在该项目中，铝空气动力运输和当地电网可以为偏远地区提供服务，并实现与学校和医疗设施的现代通信，为偏远地区提供与较大的人口中心进行经济连接的机会。

为什么没有流行起来？

根据国际能源机构（IEA）的 "2050 年实现净零排放 "路线图，到 2050 年，二氧化碳减排量的一半将来自目前处于原型或示范阶段的技术。

但迄今为止，即使解决了技术问题，并有大量合适的应用实例，空气电池公司要启动这项技术也并非易事。一般来说，不包括在 "电池 "定义中的替代能源很难获得资金。例如，欧盟委员会（2020 年）在其 "可持续和智能交通战略 "中将 xEV 充电点和氢气加注点列为其 "充电和加注 "旗舰项目的目标，但目前并没有针对加注电池的目标，而加注电池可以使用铝空气电池技术并为其提供支持。

中国也有类似的情况，在中国，xEV 和氢燃料电池汽车被定义为新能源汽车 (NEV)，并获得同等支持，但替代性新技术却难以获得支持。

引起政策制定者的注意

因此，与相信这一想法的合适人选交谈就显得尤为重要。特雷弗-杰克逊很幸运："当我在法国驻伦敦大使馆进行演示时，馆长是一位工程师，他理解了我的想法。于是，我搬到了法国，成立了我们的公司 Métalectrique SAS。我们的电解液得到了验证，我开发的工作液也达到了可以解决阻碍铝空气技术发展的工程问题的水平。然而，由于锂离子电池是首选技术，在没有太多政策支持的情况下，这是一段充满挑战的旅程。如果没有政策支持人工智能空气电池，汽车制造商就会选择更安全的锂离子电池，这就决定了未来几年的市场走向。

在私人投资和华威先进推进中心（APC）的资助下，杰克逊于2012年成立了MAL研发有限公司，也就是现在的公司。多年的坚持似乎终于有了回报。我们与两家大型汽车公司建立了联系。我们还与飞机、国防电池和岛屿远程供电等领域进行了接洽。机会很多，我们不能抱怨。除此以外，我们在实验室里进行的改进空气呼吸材料的实验也取得了非常好的成果。举个例子：我们的电池通常在 26°C 下运行，但我们做了一些温度功率测试，将温度提高到 40°C，功率提高了 30%！这是一个好时机，"杰克逊笑着说。

应对气候危机需要多种解决方案。在交通领域，xEV 革命是一个充满希望的发展。然而，如果采用其他替代技术（如人工智能空气电池）来帮助加速由xEV启动的转型，那么去碳化工作就会更加有效。空气电池技术的能量密度高达 8.1kWh/kg，而且资源丰富，如果要发挥其潜力，就应该得到更多关注。

我们的技术在 APC 路线图上，但只是在 20 年后。实际上，我们现在就在建造它！我们的核心技术处于技术准备的最高水平。它是可行的。杰克逊总结道："如果你真的想达到零净水平，你就必须保持开放的心态。

来源：https://energypost.eu

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