鉅大LARGE | 點擊量：1223次 | 2022年03月15日
簡述鋁燃料動力電池的重大進展
世界上第一個燃料電池是威廉·格羅夫（WilliamGrove）1939年發明的，至今已有78年的歷史，經這些年的發展，已從單體鋁燃料電池發展到有各種實用價值的電源（供電系統），如德陽東深新能源科技有限公司的堆砌式發電站和車載移動電站等。電池陽極為發生氧化反應的鋁板，是電子流出的電極，陰是指發生還原反應的電極，是電子流入的電極。
中國鋁燃料電池的發展
世界上鋁燃料電池的較大規模研發始于上世紀60年代的美國，上世紀70年代他們集中于航海航標燈、礦井照燈等電源用電池的研究；上世紀80年代加拿大鋁電源公司（AluminumPower）采用鋁合金陽極和有效的空氣（氧）電極制成的電池體系在便攜式電源、備用電源推向市場，為鋁燃料電池的商化應用作出了很大貢獻；2014年6月國外媒體報道了美國鋁業公司與以色列菲涅金公司（Phinergy）聯合研發的動力鋁燃料裝置在汽車上進行路況試跑，續航里程達1600km的世界紀錄，在燃料電池發展史上具有里程碑意義，為動力鋁燃料電池的發展作出了巨大貢獻，使菲涅金公司成為世界鋁燃料電池的領跑者。這種鋁燃料電池系統陽極由50塊鋁板組成，每塊質量500g，總質量25kg，每一塊鋁板提供的電力可使電動汽車行駛32km。2014年2月，美國鋁業公司與菲涅金公司就鋁燃料電池的進一步開發簽訂了合作協議，并于6月初在加拿大蒙特利爾一級方程式賽道上對鋁燃料電池電動汽車進行了試駕，計劃于2017年實現電動汽車專用鋁燃料電池批量生產，推向世界市場。
中國對鋁燃料電池研發始于上世紀90年代，現已成為世界最大的鋁燃料電池研發與生產國，但研發技術與美國、以色列相比還有一些差距。中國從事相關技術研究的單位主要有中國科學院過程工程研究所、大連物理化學研究所、船舶重工712所、北京大學、哈爾濱工業大學、武漢大學、天津大學、北京有色金屬研究總院、四川德陽東深新能源科技有限公司、臺州非常新能源科技有限公司、云南冶金集團創新金屬燃料電池股份有限公司等。截至2016年中國生產新能源動力電池的大大小小企業約有150家。
東深新能源科技有限公司
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該公司成立于2011年10月，位于四川省德陽市旌陽區高新產業區，國家高新技術企業，擁有自主知識及歐盟、美國發明專利多項，目前國內唯一《鋁-空氣金屬料發電堆》標準備案企業，與美國UL總部、香港生產力促進局（HKPC）共同制定了鋁燃料電池UL國際標準，國內率先實現鋁燃料電池產業化企業之一，使中國鋁燃料電池的研發及市場化取得重大進展。
東深新能源科技有限公司自2011年成立以來，取得的階段性成就有：2012獲得《燃料電池的結構和制備方法》專利轉讓；2013年制成50kW鋁燃料發電機樣機；2014年核心材料和關鍵技術取得實質性突破；2015年新能源汽車動力電池系統大功率鋁燃料電池系統關鍵技術項目列入省科技廳支撐計劃，鋁燃料電池不間斷電源系統（UPS）被省經委和省財政廳認定為四川省重大技術裝備省內首臺（套）產品；2016年《大功率鋁燃料電池系統》獲PCT（專利合作協定）歐盟授權英、法、德、意生效；2016年與中國鐵塔集團簽訂1000臺基站不間斷電源系統合同，實現了鋁燃料電池的商業化生產。
當下，東深新能源科技有限公司生產鋁燃料電池系統有兩大類：容量型（STK-X），主要適用于不間斷電源，容量大，比功率小，應用于通訊基站、移動式充電樁、智能微電網等；功率型（FMG-X），這種電源功率大，容量小，主要用作牽引動力，應用于車輛、航天器、艦船等。
2017年2月24日，中國有色金屬工業協會會長陳全訓、副會長文獻軍等一行在考察德陽東深新能源科技有限公司時興奮地說：“你們做了一件非常有意義的事情，鋁燃料電池理論性的探討走到了產業化，這是新能源革命突破，你們是開拓者。”陳全訓對該公司寄予厚望，他對公司研發團隊說：“鋁燃料電池是個好項目，但要形成商品化、市場化將有大量事情要做，你們是開拓者，中國有色金屬工業協會將支持你們的產品開發和推廣應用，充分利用我們協會的優勢，為你們提供幫助，今后我們要繼續跟蹤，希望你們的事業成功發展。”
非常新能源科技有限公司（SUPER）
該公司位于浙江省臺州市，在研發鋁燃料電池領域取得驕人的業績，已開發出各種大中小型電源投入市場，與北京大學、臺州市政府合作成立了“臺州市非常金屬燃料電池研究中心”，致力于提升鋁燃料電池系統并實現產業化、開發混合系統并應用于電動汽車領域以及新的金屬燃料電池系統等研究。
公司生產的多項鋁燃料電池參加了2016美國拉斯維加斯展覽。擁有一系列核心技術：鋁合金電極的制備，陽極自腐蝕的抑制與鈍化抑制及放電活性的提高；氧還原催化材料的制備及空氣擴散電極的連續化生產；含活性添加劑電解液的制備與電解液處理系統，可以抑制陽極腐蝕，減少極化，提高電池效率；電解液循環系統、空氣流通保障系統和電池組熱管理系統；電池系統機械式再充電，合金陽極放電后機械換新；放電產物和電解液集中再生處理，制備高純納米氧化鋁，實現產物價值提升，所有物質循環再利用。
采用新型催化劑配方制備空氣電極，成本低、性能高，其單位面積放電密度已達到國外同類產品水平，填補了該類產品的國內空白。2013年率先建成國內首條連續化空氣電極生產線。
公司獲得10余項發明專利，擁有國內和國際專利授權，形成了具有自主知識產權的核心技術體系。利用電化學方法將發電產物制成高附加值納米級氧化鋁，或將是生產納米級氧化鋁的全新革命性技術，已在特種領域獲得應用，榮獲全軍科技進步三等獎。
云南冶金集團創能金屬燃料電池股份有限公司
創能公司自主研發鋁燃料電池關鍵材料及其制備技術填補了云南省在此領域的空白：空氣極成本低，而且使用壽命長達7000h，達到國際領先水平；自主生產的特種鋁合金陽極板不但生產成本低，而且其性能可與奧科寧克鋁業公司的高純鋁板相媲美；電解液性能達到世界領先水平，實現了廢電解液綜回收制備高附加值超細氧化鋁粉、阻燃劑等多種產品的生產；產品獲得授權專利4項、企業標準5項；已建成20MW鋁燃料電池組裝生產線，主導產品為隨身電源、大中型備用電源、動力電源、輔助材料等，電源產品生產能力可達20萬臺/年。
鋁燃料電池發展趨勢
當前全世界動力電源研發單位與生產企業都把力量投放于燃料電池，而鋁燃料電池的開發又是重中之重，因為鋁燃料電池具有可比擬的諸多優點：鋁的資源豐富，價格合理，鋁燃料電池制造成本約為500元/kWh，是鋰離子電池生產成本4000元/kWh的1/8；用于汽車上，運行成本與燃油汽車的相當或更低一些，鋁燃料電池汽車百公里約消耗3kg鋁、5L水與電解液，運行成本約59元，而一般乘人車的油耗約8L/100km，按7.63元/L計算約合61元；續航能力高于鋰離子電池，鋁燃料電池比能量可達到350Wh/kg~500Wh/kg，是鋰離子電池120Wh~150Wh/kg的3倍，因此在同等質量時，鋁燃料電池攜帶電量為鋰離子電池的3倍，續航里程也是鋰離子電池的3倍；更換方便，鋁燃料電池消耗的是鋁及水，運行過程中只需要換鋁板與加適量水，操作簡便；綠色環保，鋁燃料電池運行期間主要副產物是Al（OH）3，不但對環境無害，而且可回收，制成納米級Al2O3粉；絕對安全，不會產生燃燒爆炸。
國外簡況
奧科寧克鋁業公司與以色列菲涅金公司在開發鋁燃料電池方面居世界領先水平，為此領域技術與制造工程的領跑者。日本豐田汽車公司研究院（ToyotaResearchInstitute）將與美國斯坦福大學、麻省理工學院（MIT）、密歇根大學、紐約州立水牛城大學、康涅狄格大學以及英國的伊利卡（Ilika）研究所等合作研發基于人工智能（AI）的新能源電池材料。
中國工信部對汽車動力電池產業發展制定方案
2017年4月，國家工信部、發改委、科技部、財政部等有關部門聯合印發出臺《促進汽車動力電池產業發展行動方案》（以下簡稱《行動方案》）。《行動方案》提出分三個階段推進我國動力電池發展：2018年，提升現有產品性價比，保障高品質電池供應；2020年，基于現有技術改進的新一代鋰離子動力電池實現大規模應用；2025年，采用新化學原理的新體系電池力爭實現技術變革和開發測試。
《行動方案》提出了5個方面的發展目標：大幅提升產品性能，2020年動力電池系統比能量力爭比現有水平提高一倍達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，2025年動力電池單體比能量達到500Wh/kg；二是產品安全性滿足大規模使用需求，實現全生命周期的安全生產和使用；三是產業規模合理有序發展，2020年行業總產能1000億Wh、形成產銷規模400億Wh以上的龍頭企業；四是關鍵材料及零部件取得重大突破，2020年形成具有核心競爭力的創新型骨干企業；五是高端裝備支撐產業發展，2020年實現裝備智能化發展、制造成本大幅降低。
《行動方案》提出了實現發展目標的9項重點任務：建設動力電池創新中心，實施動力電池提升工程，加強新體系動力電池研究，推進全產業鏈協同發展，提升產品質量安全水平，加快建設完善標準體系，加強測試分析和評價能力建設，建立完善安全監管體系，加快關鍵裝備研發與產業化。
《行動方案》的出臺對加快推動我國汽車動力電池產業發展將起到巨大作用。
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