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電池時代(中) 利用空氣的終極電池

2022/05/09

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      利用空氣産生電力的終極蓄電池或許會在不遠的將來實現,這一前景已經浮現。其名稱為空氣電池。與以往的電池不同,不需要電極,重量也僅為現有的鋰離子電池的5分之1。包括南韓和中國企業在內,開發競爭正日趨激化。兼具輕量和大容量的蓄電池將成為力爭在2030年代以後普及的飛行汽車不可或缺的動力源之一。

       

SkyDrive正討論開發的飛行汽車的效果圖(該公司提供)

   

      在日本,每年因道路擁堵而造成的經濟損失高達10萬億日元以上。在城市裏,有時行駛10公里要花30分鐘,很浪費時間。據世界衛生組織(WHO)統計,全球每年有約130萬人死於交通事故。

  

      雖然至今沒有稱得上王牌的解決對策,但能成為選項之一的是利用比道路更寬闊的空中。不過這一選項目前令人感覺像是無稽之談。這背後也是因為我們尚無法獲得足以使汽車懸浮在空中的輕量且優質的蓄電池。今後的時代自然也不可能依靠燃燒化石燃料去飛行。

 

      最高時速達到40~50公里——從事飛行汽車開發的日本企業SkyDrive(位於東京新宿區)計劃在2025年前後使雙座款的飛行汽車應用於計程車和緊急送醫。這需要不斷延長據稱目前僅為約為5~10分鐘的飛行時間。

 

      熟悉電池研究的日本企業APB(位於東京千代田區)的首席執行官(CEO)堀江英明表示“汽車要飛行約1小時,需要每公斤450瓦時以上容量的電池”。對於鋰離子電池來説,300瓦時將成為天花板。如果能降低電池的重量,表面上的容量將增加,但佔鋰電池整體重量近一半的電極(正極)將對輕量化構成阻礙。

 

      在此背景下,輪到空氣電池的登場。通過大膽改變結構,利用從空氣中獲得的氧氣取代正極,然後與利用鋰金屬製造的電極結合。只要獲得外界的空氣,就成為電池的材料。如果正極被取消,鋰金屬將佔更大空間。這樣就具備在重量輕的同時鋰增多,進而能增加蓄電容量的優點。

   

     

      在産生電力之際,從電池縫隙進入的作為“幫手”的氧氣會在容器的碳和樹脂之中與鋰離子結合。氧原子容易形成氧化物的團塊,將合力驅動電子。借助充電,完成工作的氧原子離開團塊,與鋰離子分別,重新流向外部。

  

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