来源:【消费日报】
由空气体制成的终极蓄电池有望在不久的将来出现。这种电池不需要传统电极，重量是现有锂电池的1/5。《日本经济新闻》在最近的报道中指出，全球许多国家和企业都在积极推进空气体电池的RD，希望尽快实现脱碳的目标。目前，这种电池主要用于风能等可再生能源的蓄电。随着研发技术的不断进步，其应用范围将进一步扩大。
空气体电池有很多优点。
空气体电池是新一代蓄电池。它的正极材料可以吸收空气体中的氧气，负极由金属(如锂)制成。放电时，金属离子从负极移动到正极，与空气体中吸收的氧气反应产生电能；在充电过程中，金属离子从氧中分离出来，从正极移动到负极。
由于负极使用的材料主要是廉价的铁(锈)和锌，制造成本低，而正极几乎不需要体积，这使得电池不仅重量轻，而且锂含量高，可以增加存储容量。
因为不能做得很小，空气体电池多用于容易保证一个大安装的地方空，比如风能、太阳能等可再生能源储存电能促进脱碳。联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯曾表示，为了在21世纪中叶实现碳中和，太阳能和风能的存量需要在2030年左右翻一番。因此，急需一种能够更大量、更长时间储存清洁能源的技术，而空气体电池被寄予厚望。
另外空气体电池的电极材料便宜，制造成本可能降低到锂离子电池的1/10以下。斯坦福大学土木与环境工程教授马克·雅各布森(Mark Jacobson)指出，锂离子电池的成本为每千瓦时100-200美元。
斯坦福大学商学院的Stefan Rachellstein教授说，“如果铁可以取代钴、镍和锂等昂贵的贵金属，那么空气体电池具有明显的经济潜力。”
很多企业为了发展而竞争。
空气体电池的这些优势让很多企业争相投资。据《日本经济新闻》报道，今年2月，美国FORM Energy公司宣布，将向佐治亚州电力公司提供其自主研发的铁氧驱动的铁空气体电池。
根据Fom Energy的说法，这种铁空气体电池可以储存超过100小时的电力，量产时的制造成本将低于每千瓦时20美元，不到锂离子电池制造成本的1/10。由于使用不易燃的电解液，电池安全性高。卡内基梅隆大学2021年8月发布的制造成本估算数据也显示，铁空气体电池的成本约为每千瓦时25美元。
无独有偶，日本初创公司Cornix Systems也在开发一种结合氢氧燃料电池技术的新型铁空气体电池。该公司计划将材料成本降至常规成本的1/10以下，并计划在2025年出售，用于可再生能源储存。
加拿大初创公司Zinc 8 Energy Solutions另辟蹊径，正在开发使用锌材料的锌空气体电池。据说锌空气体电池的容量往往高于铁空气体电池，而这家公司的制造成本是每千瓦时45美元，还不到锂离子电池的1/4。该公司将于2022年秋季开始在纽约市建设一座1.5兆瓦时的设施，为公寓楼供电。
据日本经济新闻报道，日本FDK公司正在开发一种氢空气体电池。这种电池的负极使用储氢合金，通过让氢气与从正极吸入的氧气反应来产生电能。因为电解液不易燃，所以电池的安全性高。该公司计划在2023年向电力公司和其他机构提供样品。此外，在重量方面，由树脂制成的全树脂电池也大有可为——日本APB公司开发的新型锂空气体电池比同类锂电池轻20%，计划为无人潜艇供电。
需要克服的技术问题
虽然科学家们正在研发各种空气体电池，但要想真正大显身手，还有很多技术难题需要攻克。
首先，氧很难从氧化物基团中分离出来，而金属锂有很高的起火发热风险。使用锂的空气体电池负极在使用过程中会变形，容易造成短路。为了减少氧气通过电池的区域老化，三星galaxy集团和蔚山科学技术研究所用有机材料代替了陶瓷，从而将充放电次数从不到10次提高到100次。虽然还是达不到锂离子电池的4000次充放电，但这已经是很大的进步了。
另外，铁空气电池也不能完全替代锂电池，因为太重太大，用在手机、电脑、新能源车上都不行。不过科学家表示，打火机空气体电池的研发正在取得进展，其应用范围将进一步扩大。
(科技日报)
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