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促进铝电池产业化的公司真的都是傻子吗?
发布时间:2019-06-10 11:03:07
要害词:动力电池 锂电池

促进铝电池产业化的公司真的都是傻子吗?


即日,青年汽车南阳市搞“Very good”的水氢发动机,让高中化学彻底火了一把。之后,某大佬公然吐槽庞青年式铝粉+水制氢产业化,是只要傻子身手的事,又让铝制氢及相关的电池成了骗子和傻子的代名词。


一般大众看来,铝水反响汽车上运用曾经无形中被判了死罪。然而这通通,都为铝这一主要储能金属带来了庞大的歪曲。


一、氢能源、制氢以及铝制氢


氢气举措人类朝思暮念的抱负能源,储量丰厚,绝对环保,且可再生,不停以后都新能源之道上给我们无量美妙的诱惑。 


特别汽车范畴,氢燃料电池加氢速,能量密度完爆锂电池。当前锂电池的能量密度程度300KWH/kg上下,上限程度最众再翻一番,而且还要面临庞大的平安损害。与之对应,汽油的能量密度约为1700KWH/kg,而氢燃料的能量密度比起汽油还要以几倍计量。


恰是因为氢气具有能量密度、充电速率等方面的优势,当前锂离子电池曾经走到能量密度瓶颈的阶段,氢燃料电池无疑给了人们无量期望。也恰是云云,本年一季度以后,二级墟市上,氢燃料电池看法股全线飙涨;一级墟市上,种种氢燃料电池相关公司闻风而起,并催化出了南阳水氢发动机如许的闹剧。 


但不可否认的是,氢燃料电池虽然优点浩繁,但氢能源却是一种二次能源,自然界中的氢绝少以氢分子的方式独自保管。以是,要念运用氢,我们必需得制氢。


目前制氢一共四大主流方法:化石原料制氢、化工原料制氢、工业尾气制氢和电解水制氢。另外另有少许非主流的另类制氢方法,被归到其他制氢方法里。金属制氢便是此中一种,而铝制氢,属于金属制氢的一种。四大主流制氢方法和其他制氢方法如下外所示:


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(主要制氢方法,根源:华创证券)


种种制氢方法各有所长,但用新能源汽车这个范畴,我们主要思索两个目标。


一是资本。新能源汽车终究要走进千家万户,由终端消费者来运用,是否具有资本逐鹿力,是消费者挑选一款产品的主要考量因素,天价的产品,必定不是民间的挑选。


二是洁净,终究用氢燃料替代古板化石燃料的启事,便是因为洁净,假如氢的根源便是古板化石燃料,那么为什么不爽速烧古板燃料呢?还避免了转换进程的能量耗损。


我们先来看资本。


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(主要制氢方法资本,根源:氢云链)


古板制氢方法中,煤制氢资本最低,一公斤11.2元,其次是自然气制氢,然后是氯碱副产品,着末是甲醇裂解制氢。电解水最贵,一公斤氢气制出来,需求37块钱。


而用铝制氢就比较厉害了。依据铝粉17.6元/kg的价钱,九公斤铝发生一公斤氢气的比重,生产一公斤氢气的价钱大约是158.4元。铝制制氢气的同时,每公斤铝会发生2.89公斤的氢氧化铝,把这些氢氧化铝卖破烂,大约2.3元一公斤,九公斤铝发生的氢氧化铝大约能卖60块钱。归纳起来,铝制氢一公斤氢气的资本大约98.4元。


起码以目前的价钱来看,铝制氢气要比主流方法里最贵的电解水还要贵大速要两倍。


资本上起首不划算。


其次我们来看环保效益。


主流方法中,自然气和煤就不必说了,本身便是不可再生的稀缺资源,用来制氢,不契合可再生的请求。甲醇制氢,有二氧化碳排放,但好歹不是有毒物质,同时因为甲醇的可再素性,这个方法举措一个折中方法,委屈可以承受。本年上海车展,爱驰汽车展出用来一辆氢燃料增程式电动车,用的便是线甲醇制氢,给氢燃料电池供氢气,氢燃料电池再给锂电池供电,发动汽车运转的方式。


氯碱制氢,是目今制制氢气的最主流方法之一。但他是烧碱工业的副产品,受主产品产量的影响。氢气用量少的时分可以,氢气用量众的时分,不行老用其他产业的副产品,基本不敷用。而与此同时,氯碱工业的制氢方法,实便是电解氯化钠水溶液。将氢气变成主产品,不要制制出烧碱和氯气,那就直接电解水。 


这便是最贵的电解水方法。 


电解水与其他通通制氢方法差别,其他方法制氢的主要资本是原料资本。电解水的主要资本于用电,大约占总资本的77%。


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(电解水制氢方法资本构造,根源:华创证券)


而从发电的角度看,假如电力主要根源照旧火电,那么最终污染仍然不可避免,氢燃料终极洁净能源的称谓就名不副实。


正因云云,近年来从低沉资本,保持洁净的角度思索,沿着电解水制氢的道线衍生出另外一条思道——那便是,运用光伏、风力发电的洁净能源举行电解水制氢,为氢燃料电池供应原料。因为光伏发电和风力发电所发生的电量不稳定,恒久以后无法并网;而富光、富风的区域当地无法消纳大宗光伏、风电发电的电力,众年以后我国都有所谓“弃光、弃风”现象。2017年主要洁净能源地区“弃光、弃风”比率仍然高达20%。假如将这些地区大宗白白弃用的洁净能源电力,用于电解水生产氢气,无疑既能办理洁净能源的题目,又能办理无污染制氢和氢气资本高的题目。


同时这个进程中,氢气起到了储能的感化。电能通过氢气,可再生能源、储能电池、车取得了很好的连接与运用,这也契合未来能源开展的恒久需求。这便是为什么许众人眼里看起来很傻的电解氢-再烧掉的技能道线,实质上反而是一种很好的开展道线的启事。据说目今日本本土电解水制氢的比率曾经高达63%。


然后再来看铝制氢技能。


环保层面,铝制氢技能的最大优点就于,铝从铝粉变为氢氧化铝,通通进程中铝金属没有耗损,通过接纳,可以继续运用可再生。但缺陷于,铝金属的制备仍然是高耗能、高污染的行业,关于制制终极燃料——氢气来说,有可交换方案的条件下,优势并不分明。从这个角度而言,说举行铝粉制氢量产化是傻子踩遇的事,实并不为过。


然而铝燃料的故事到此并未完毕,差别的场景,他将转角碰到爱。 


二、铝气氛电池——后锂电时代的新星


近期SK中国大兴土木,到2025年,要扩产20倍的产能。有人耳食之言,传出了SK要2025年把锂离子电池能量密度晋升20倍的神话。只可惜不光SK无此方案,锂离子电池本身也无法承当此重担。因为理化特征限制,锂离子电池走到三元镍钴锰8:1:1的时代基本曾经走到尽头。尽管SK起劲向9:0.5:0.5进发,然而能量密度的极限最众也只可抵达比目前程度翻倍,保持500WH/KG的程度。关于翻20倍,抵达5000WH/kg的能量密度,绝对是只可望洋兴叹。


如许一个实行,关于锂离子电池来说,是极其懊悔的。特别汽油1700WH/kg的高能量密度目下,更是不免丧气。


然而5000WH/kg的能量密度的电池并非不可抵达,只不过如许的电池曾经不再是锂离子电池。各国的后锂电时代中,金属-气氛电池这一话题不时被提及,而铝-气氛电池便是此中最主要的一支。下图展现了日本NEDO的电池研发方案,右下角的血色区域,改造电池那里,金属-气氛电池赫然目,铝空电池排最前面。日本给这一开展偏向的计划时代是2030年以后。虽然久远,然而确确实实是未来开展的偏向之一。


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比照目今的锂离子电池来说,铝气氛电池的最大优点于能量密度高,表面能量密度高达8100WH/kg,与目今能量密度最高仅350WH/kg尊驾的锂离子电池比较,天上地下,开着铝气氛电池车确实可以环游天下。 


然而铝气氛电池也有缺乏。他的最大弱点,于功率密度低,只要50-200W/kg,而锂离子电池基本6000W/kg以上。这意味着铝空电池放电速率特别慢,你开着铝空电池的小车车,只可以蜗牛的速率行家驶。


当然这只是最大的优缺陷比照。铝空对锂离子的其他优缺陷比照如下外,


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(铝空电池与锂离子电池优劣势比较,根源:OFWEEK)


由外可睹,铝气氛电池毒性、可轮回应用性、元素储量等方面均有分明优势。其不可充电性,只是相对而言。改换新的铝材对铝空电池来说,便是某种程度的充电。 


因为具备高能量密度,铝电池可以做的很小。海外的实行显示,目前支继续航1600公里的铝气氛电池,重量只需100KG。比照目今品德比较精良的锂电池车,续航400KG,电池500KG尊驾的重量,铝气氛电池的优势十分明显。 


然而缺憾的是,云云精良的未来电池道线,颜值却被“水氢发动机”拉低到了一个极其堪忧的位置。因为铝空电池反应原理虽然与铝制氢气分明差别,但外界来看,二者却极为相似。从输入材料来看,二者都需求铝、水和气氛;从输出材料来看,铝空电池除了发电,还会放出氢气,也跟水氢电池别无二致。以是,当水氢发动机的骗局横行众时,当大澜男耶制氢便是傻子的论断广为承受。为远10年之后的先辈电池做准备的人们,无疑会遭受不小的迂回。


劣币驱赶良币,科技开展的历史上,时候都爆发,古今中外,概莫能外。


三、铝空电池怎样用——增程式了解一下


那么,我们怎样解救铝气氛电池呢?独一的方法,便是去运用他。实行是查验原理的独一标准;墟市是查验技能的要害考量。关于通通的原发型立异来说,因为没有先例可循,将实行室的东西搬出去量产化,去投资,去试错,是查验立异与技能的独一方法。有可以某项技能会取得庞大的胜利,那我们就应用他;也有可以这项技能压根就做不可功,那我们就放弃他。胜利与糜烂并存,行进必需支出试错的资本。这是目今由模拟立异时代进入原发立异时代的中国必需学会的第一课。从这个角度来说,我们分明应当对把实行室里用的东西搬出来量产的人,持有更加优容的立场。


假如他是骗子,我们当然要狠狠的挫折;但假如只是傻子,我们反而应当对其一腔孤勇,赞一声勇气可嘉。


话说回来铝空电池的开展,恰是承袭着要念开展,必先运用的思道。虽然铝气氛电池是十年后的技能,目今力图发挥其优势,规避其劣势,将其加入运用的公司仍然不少数。比如2014年美铝加拿至公司和以色列公司Phinergy协作,开辟出了100公斤铝,续航3000公里的铝空电池车。2018年当代汽车新能源汽车研发基地所地韩国蔚山,推出了能量密度高达2,500Wh/kg的铝气氛电池车,一公斤铝所完成的续航里车肋达700KM。


新的希望不时呈现。推行铝气氛电池的主要车用道线,用的实是增程式的思道。比照铝空与锂离子电池的优缺陷后我们可以发明,铝空能量密度高,从头充电方法为改换铝板,速率也较速,储存几辈于锂离子电池的能量,所需求的电池自重,也被锂离子电池小好几倍。而锂离子电池虽然输出功率高,但能量密度低,可以很好的支撑汽车运转却缺乏长续航里程。假如将这两者放一同,用铝气氛电池给当前锂离子电池配一个“充电宝”,无疑既可以包管车辆运转,又可以添加续航里程。 


前面提到的加拿大与以色列公司的产品,便是这个思道。当然增程式另有其他的道线,比如日本搞燃油-锂电增程式。日产Note增程式的油耗大约只要百公里2-3L,日产外示油耗槐ボ再降。而国内,2019车展闪亮登场的抱负ONE增程式,百公里油耗8-9L,这和一般燃油车差别并不大。


除了技能以外,燃油对我们来说另有另外的题目。前几日中石化的付成玉董事长指出,目今国际情势下,我们必需做好原油断供的准备。交换燃油的能源结果我们不得不加速思索。爱驰的甲醇线制氢+锂电增程式是一种方法,铝空+锂电增程式分明是可以思索的另一种方法。而增程式电动车的计划另有优秀的道径可交换性。 


因为即使有一天氢燃料电池技能开展成熟,氢燃料电池本身的特征也不适合举措直接驱动运用,还需求与锂离子电池联合。换句话说,氢燃料电池车本身便是氢燃料电池串联锂离子电池的增程式构造。当氢燃料技能开展逐渐成熟,汽车将铝电池换下来,装上氢燃料电池即可,确实可以无缝连接。


当然这只是一目标论上可行的道线。真正完成铝气氛电池的增程式汽车,还需求抑制许众艰难。也很可以铝气氛电池的道径不时的实验中直接被证伪,这条道实行上便是走欠亨。但这并不意味着他一无是处,应当一棒子打死。因为科学本来便是一场冒险的探究,创业本身就要跨过死亡之海。不试错无以出真知,不量产运用无以迭代生产品。比如不停趴试验室的中国芯片,假如没有量产试错不时改良的进程,就永久没有进步并与海外产品一较高下的空间。 


过去四十年的开展,我们习气了对已知事物高确定性的模拟;未来“中等收入陷坑“的跨过,还需求我们熟习对未知事物的探究与试错。这是一个更加艰辛,损害也更高的偏向。却值得复生代与老一代企业家一同掌舵,配合开辟的立异型的未来。


稿件根源: 第一电动网
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