日前，中科院寧波材料所成功研制出基于石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)能量密度高達(dá)510Wh/kg、容量20kWh、輸出功率1000W。
為了滿足不斷發(fā)展的智能電網(wǎng)、移動通訊、電動汽車和應(yīng)急救災(zāi)的需要，迫切需要開發(fā)能量高、成本低、體積小、壽命長的新型化學(xué)電源。傳統(tǒng)通訊基站一般采用大容量鉛酸蓄電池配合柴油發(fā)電機作為備用電源系統(tǒng)，目前在用鉛酸蓄電池高達(dá)1000多萬組，體積和質(zhì)量均較大，使用壽命較短。金屬空氣電池是一種將金屬材料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。金屬空氣電池具有比能量密度高、儲存時間久、備用時間長及適配溫度范圍寬等優(yōu)點，是替代通訊基站鉛酸備用電源的優(yōu)異備選。此外，金屬空氣電池能量密度高達(dá)800Wh/kg，是當(dāng)前商業(yè)化鋰離子動力電池的4倍以上，在電動汽車增程器應(yīng)用方面也同樣具有誘人的市場前景。
然而，金屬空氣電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨諸多技術(shù)瓶頸，影響了其應(yīng)用推廣。自2013年，寧波材料所動力鋰電池工程實驗室部署了金屬空氣電池研究，研究團隊在石墨烯復(fù)合催化劑、新結(jié)構(gòu)空氣陰極、金屬陽極合金化、單電池制備工藝等多方面取得了一系列進展，其中采用石墨烯復(fù)合錳基氧化物催化劑以及新型石墨烯基高效空氣陰極將單體電池功率密度提高了25%，大幅度提升金屬空氣電池綜合性能。
研究團隊在電池設(shè)計及系統(tǒng)集成技術(shù)方面也進行了深入研究。在2015年成功研制出能量密度400Wh/kg、容量3 kWh、輸出功率300W的鎂空氣電池發(fā)電系統(tǒng)。
通過實際演示顯示，最新研制的電池系統(tǒng)可同時為一臺電視機、一臺電腦、一臺電風(fēng)扇以及10個60W照明燈泡供電。據(jù)悉，研究團隊正在積極設(shè)計開發(fā)用于通訊基站備用電源和電動汽車增程器的5kW級大功率鋁空氣電池系統(tǒng)。目前，該研究團隊已具備了關(guān)鍵材料與部件、單體電池、模塊化電池堆的小試制備能力，將在近期內(nèi)推動金屬空氣電池產(chǎn)業(yè)化。
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