最近記者從中國科學(xué)院官網(wǎng)了解到，寧波石墨烯研究團(tuán)隊開發(fā)了空氣陰極千瓦鋁空氣電池電源系統(tǒng)，近期推動了金屬空氣電池的產(chǎn)業(yè)化。

什么是金屬空氣電池？簡而言之，它是將金屬材料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電力的化學(xué)動力。金屬空氣電池具有能量密度高，成本低，資源豐富，環(huán)保，放電，使用壽命長，安全性等綠色無污染優(yōu)勢，已被國家列入“更加嚴(yán)峻的選擇 - 更嚴(yán)重的后果”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃“，也由國家發(fā)改委，能源局納入能源技術(shù)創(chuàng)新革命行動計劃（2016-2030）。

隨著智能電網(wǎng)，移動通信，電動汽車和緊急救援領(lǐng)域的發(fā)展，高能耗，低成本，小批量，長期使用壽命的新型化工電源市場需求是不言而喻的。根據(jù)通信基站待機(jī)電源市場情況，據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年中國通信基站數(shù)量將近6萬臺，傳統(tǒng)通信站大容量鉛酸蓄電池常用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源系統(tǒng)中，目前鉛酸蓄電池高達(dá)1000多組，體積和質(zhì)量較大，每3?4年更換一次，使用壽命短。但是，具有較高比能量密度的金屬空氣電池（系統(tǒng)可以達(dá)到400w / Kg以上），儲存時間長（15年），待機(jī)時間長（30?50h），適應(yīng)寬溫度范圍（-20℃） ?60℃）等，是鉛酸備用電源備選方案的優(yōu)秀替代通訊站。另外，金屬空氣電池的能量密度高達(dá)800wh / Kg，是目前商用鋰離子動力電池的4倍以上，電動汽車擴(kuò)展器應(yīng)用也具有吸引力的市場前景。

然而，金屬空氣電池行業(yè)的發(fā)展仍然面臨著許多技術(shù)瓶頸，影響其應(yīng)用推廣。其原因有四個方面：一是氧還原催化劑的催化活性不高，需要提高電極功率密度。第二是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的空氣陰極極化電阻大，難以滿足高功率輸出。第三，金屬陽極嚴(yán)重腐蝕，陽極利用率低。四是電池系統(tǒng)的熱控制問題，導(dǎo)致電池系統(tǒng)長時間不工作。

自2013年起，寧波材料啟動金屬空氣電池動力鋰電池工程實驗室研究，石墨烯復(fù)合催化劑研究團(tuán)隊，新型空氣陰極結(jié)構(gòu)，陽極金屬合金化，單細(xì)胞制備等多個方面進(jìn)行了一系列進(jìn)展，其中包括使用石墨烯復(fù)合錳氧化物催化劑和新型石墨烯高效空氣陰極單體電池功率密度提高25％，大大提高了金屬空氣電池的整體性能。

該團(tuán)隊還研究了電池設(shè)計和系統(tǒng)集成。 2015年，開發(fā)了能源密度400Wh / Kg，3kWh容量和300W鎂空氣電池電力系統(tǒng)。最近，是基于石墨烯空氣陰極千瓦鋁空氣電池電源系統(tǒng)開發(fā)的，電池能量密度高達(dá)510wh / Kg，20KWH容量，輸出功率1000W。通過實際演示，該系統(tǒng)可以同時為電視機(jī)，電腦，風(fēng)扇和10至60瓦的燈泡，初步驗證其電源容量。同時，該團(tuán)隊還積極設(shè)計開發(fā)了5kW大功率鋁合金空氣電池系統(tǒng)，用于備用電源和電動汽車。

據(jù)了解，金屬氣囊研究團(tuán)隊已經(jīng)出版了超過10篇SCI論文，申請發(fā)明專利20余項，已從關(guān)鍵材料和零件，電池，模塊式電池堆試驗準(zhǔn)備，準(zhǔn)備近期推動金屬空氣電池的產(chǎn)業(yè)化。

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