中國鋁燃料電池的發(fā)展

　　世界上鋁燃料電池的較大規(guī)模研發(fā)始于上世紀(jì)60年代的美國，上世紀(jì)70年代他們集中于航海航標(biāo)燈、礦井照燈等電源用電池的研究；上世紀(jì)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(yīng)用作出了很大貢獻(xiàn)；2014年6月國外媒體報(bào)道了美國鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司（Phinergy）聯(lián)合研發(fā)的動力鋁燃料裝置在汽車上進(jìn)行路況試跑，續(xù)航里程達(dá)1600km的世界紀(jì)錄，在燃料電池發(fā)展史上具有里程碑意義，為動力鋁燃料電池的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，使菲涅金公司成為世界鋁燃料電池的領(lǐng)跑者。這種鋁燃料電池系統(tǒng)陽極由50塊鋁板組成，每塊質(zhì)量500g，總質(zhì)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(yè)公司與菲涅金公司就鋁燃料電池的進(jìn)一步開發(fā)簽訂了合作協(xié)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(jìn)行了試駕，計(jì)劃于2017年實(shí)現(xiàn)電動汽車專用鋁燃料電池批量生產(chǎn)，推向世界市場。

　　中國對鋁燃料電池研發(fā)始于上世紀(jì)90年代，現(xiàn)已成為世界最大的鋁燃料電池研發(fā)與生產(chǎn)國，但研發(fā)技術(shù)與美國、以色列相比還有一些差距。中國從事相關(guān)技術(shù)研究的單位主要有中國科學(xué)院過程工程研究所、大連物理化學(xué)研究所、船舶重工712所、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)、天津大學(xué)、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(tuán)創(chuàng)新金屬燃料電池股份有限公司等。截至2016年中國生產(chǎn)新能源動力電池的大大小小企業(yè)約有150家。

　　鋁燃料電池發(fā)展趨勢

　　當(dāng)前全世界動力電源研發(fā)單位與生產(chǎn)企業(yè)都把力量投放于燃料電池，而鋁燃料電池的開發(fā)又是重中之重，因?yàn)殇X燃料電池具有可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)：鋁的資源豐富，價(jià)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(chǎn)成本4000元/kWh的1/8；用于汽車上，運(yùn)行成本與燃油汽車的相當(dāng)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(yùn)行成本約59元，而一般乘人車的油耗約8L/100km，按7.63元/L計(jì)算約合61元；續(xù)航能力高于鋰離子電池，鋁燃料電池比能量可達(dá)到350Wh/kg——500Wh/kg，是鋰離子電池120Wh——150Wh/kg的3倍，因此在同等質(zhì)量時(shí)，鋁燃料電池?cái)y帶電量為鋰離子電池的3倍，續(xù)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(yùn)行過程中只需要換鋁板與加適量水，操作簡便；綠色環(huán)保，鋁燃料電池運(yùn)行期間主要副產(chǎn)物是Al(OH）3，不但對環(huán)境無害，而且可回收，制成納米級Al2O3粉；絕對安全，不會產(chǎn)生燃燒爆炸。

　　國外鋁燃料電池發(fā)展簡況

　　奧科寧克鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司在開發(fā)鋁燃料電池方面居世界領(lǐng)先水平，為此領(lǐng)域技術(shù)與制造工程的領(lǐng)跑者。日本豐田汽車公司研究院（ToyotaResearchInstitute）將與美國斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院（MIT）、密歇根大學(xué)、紐約州立水牛城大學(xué)、康涅狄格大學(xué)以及英國的伊利卡（Ilika）研究所等合作研發(fā)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(chǎn)業(yè)發(fā)展制定方案

　　2017年4月，國家工信部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等有關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)出臺《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》（以下簡稱《行動方案》）?！缎袆臃桨浮诽岢龇秩齻€(gè)階段推進(jìn)我國動力電池發(fā)展：2018年，提升現(xiàn)有產(chǎn)品性價(jià)比，保障高品質(zhì)電池供應(yīng)；2020年，基于現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的新一代鋰離子動力電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；2025年，采用新化學(xué)原理的新體系電池力爭實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革和開發(fā)測試。

　　《行動方案》提出了5個(gè)方面的發(fā)展目標(biāo)：大幅提升產(chǎn)品性能，2020年動力電池系統(tǒng)比能量力爭比現(xiàn)有水平提高一倍達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，2025年動力電池單體比能量達(dá)到500Wh/kg；二是產(chǎn)品安全性滿足大規(guī)模使用需求，實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全生產(chǎn)和使用；三是產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理有序發(fā)展，2020年行業(yè)總產(chǎn)能1000億Wh、形成產(chǎn)銷規(guī)模400億Wh以上的龍頭企業(yè)；四是關(guān)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(chuàng)新型骨干企業(yè)；五是高端裝備支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2020年實(shí)現(xiàn)裝備智能化發(fā)展、制造成本大幅降低。

　　《行動方案》提出了實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的9項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)：建設(shè)動力電池創(chuàng)新中心，實(shí)施動力電池提升工程，加強(qiáng)新體系動力電池研究，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，加快建設(shè)完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)測試分析和評價(jià)能力建設(shè)，建立完善安全監(jiān)管體系，加快關(guān)鍵裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

　　《行動方案》的出臺對加快推動我國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展將起到巨大作用。