制造成本低、蓄电容量大空气电池研发驶入快车道

由空气制成的终极电池有望在不久的将来出现这种电池不需要传统电极，重量是现有锂电池的1/5《日本经济新闻》在最近的报道中指出，全球许多国家和企业都在积极推进空气电池的研发，希望尽快实现脱碳的目标目前，这种电池主要用于风能等可再生能源的蓄电伴随着研发技术的不断进步，其应用范围将进一步扩大

空气电池有许多优点。

空气电池是新一代蓄电池，其正极材料可以吸收空气中的氧气，负极使用金属等材料放电时，金属离子从阴极移动到阳极，与从空气中吸收的氧气发生反应，产生电能，在充电过程中，金属离子从氧中分离出来，从正极移动到负极

由于负极使用的材料主要是廉价的铁和锌，制造成本低，而正极几乎不需要体积，这使得电池不仅重量轻，而且锂含量高，可以增加存储容量。

由于不能做得很小，空气电池多用于容易保证较大安装空间的地方，如风能，太阳能等可再生能源储存电能促进脱碳联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯曾表示，为了在21世纪中叶实现碳中和，太阳能和风能的存量需要在2030年左右翻一番因此，急需一种可以更大量，更长时间储存清洁能源的技术，空气电池被寄予厚望

此外，空气电池的电极材料便宜，制造成本可能降低到锂离子电池的1/10以下斯坦福大学土木与环境工程教授马克·雅各布森指出，锂离子电池的成本为每千瓦时100—200美元

斯坦福大学商学院的Stefan Rachellstein教授说:如果铁可以取代钴，镍和锂等昂贵的贵金属，那么空气电池就有明显的经济潜力。

很多企业为了发展而竞争。

空气的这些优点使得许多企业竞相投资据《日本经济新闻》报道，今年2月，美国FORM能源公司宣布，将向美国佐治亚州的电力公司提供其自主研发的由铁和氧驱动的铁—空气电池

根据Fom Energy的说法，这种铁空气电池可以储存超过100小时的电力，量产时的制造成本将低于每千瓦时20美元，不到锂离子电池制造成本的1/10由于使用不易燃的电解液，电池安全性高卡内基梅隆大学2021年8月发布的制造成本估算数据也显示，铁空气电池的成本约为每千瓦时25美元

比尔·盖茨也在博客中写道，他正在创造一种新型电池，可以长时间储存电力，成本比锂离子电池更低。

无独有偶，日本初创公司Cornix Systems也在开发一种结合氢氧燃料电池技术的新型铁空气电池该公司计划将材料成本降至常规成本的1/10以下，并计划在2025年出售，用于可再生能源储存

加拿大初创公司Zinc 8 Energy Solutions另辟蹊径，正在开发一种使用锌材料的锌空气电池据说锌空气电池的容量往往高于铁空气电池，而这家公司的制造成本是每千瓦时45美元，还不到锂离子电池的1/4该公司将于2022年秋季开始在纽约市建设一座1.5兆瓦时的设施，为公寓楼供电

据《日本经济新闻》报道，日本FDK公司正在开发一种氢空气电池这种电池的负极使用储氢合金，通过让氢气与从正极吸入的氧气反应来产生电能因为电解液不易燃，所以电池的安全性高该公司计划在2023年向电力公司和其他机构提供样品

此外，在重量方面，以树脂为主要材料的全树脂电池也大有可为——日本APB公司研发的新型锂空气电池比同类锂电池轻20%，计划为无人潜艇供电。

需要克服的技术问题

虽然科学家们正在研发多种空气电池，但要想真正大显身手，还有很多技术难题需要攻克。

首先，氧很难从氧化物基团中分离出来，而锂金属有很高的起火发热风险使用锂的空气电池负极在使用过程中会变形，容易造成短路为了减少氧气通过电池的区域老化，三星galaxy集团和蔚山科学技术研究所用有机材料代替了陶瓷，从而将充放电次数从不到10次提高到100次虽然还是达不到锂离子电池的4000次充放电，但这已经是很大的进步了

另外，铁空电池也不能完全替代锂电池，因为太重了，不能用在手机，电脑，新能源车上不过，科学家表示，更轻的空气电池的研发正在取得进展，其应用范围将进一步扩大