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液流電池可望進軍車用領域

  • 2016年11月7日
  • Peter Harrop, IDTechEx
鋰離子電池不只將在電動車領域佔據主導地位,也將開始取代傳統汽車使用的鉛酸電池;而液流電池也可望進軍車用領域…
根據市場研究機構IDTechEx的鋰離子電池產業預測,該技術不只將在電動車應用領域佔據主導地位,最終也將因為即將在全球各地施行的限制二氧化碳排放量法令而取代傳統汽車內使用的電池──在接下來15年,鉛酸電池的銷售量將達到高峰。
而在其他競爭電池技術方面,IDTechEx認為鋰硫電池(lithium-sulphur)是最具潛力的候選技術,但該類電池還有許多挑戰有待克服,包括其體積能量密度(volumetric energy density)──該種電池重量雖輕,體積卻太大。
還有另一種「外卡(wild card)」技術是液流電池(flow battery);大多數人理所當然認為這類電池比較適合做為公用電力的儲存,但仍有少數團體正在思考將它們應用於汽車內,因為可提供每千瓦小時(kWh) 100美元的成本,其尺寸與重量也適合車載,日本車廠豐田(Toyota)的研究人員最近就表示他們正在研究其可能性。
舉例來說,來自歐洲小國列支敦斯登(Lichtenstein)的一家新創車廠Nanoflowcell,就在今年的日內瓦車展發表了採用液流電池的概念跑車(上圖);該款純電動車配備的48V電池,號稱行駛距離可達1,000英哩(約1,609公里)。液流電池技術還不成熟,需要從貯存槽抽取液體的方案感覺在汽車內無法達到小體積與可靠度…但誰知道會如何?這是個值得觀察的技術。
氧化還原(redox)液流電池通常能量密度非常低,大概比最好的鋰電池低一個等級,但Nanoflowcell這家公司的目標是利用一種不可充電的化學成分,將氧化還原液流電池技術導入汽車應用;該種電池的續航力號稱比鋰電池或其他化學電池更長,但是在壽命終止之前比需替換其內容物。
基本上一個氧化還原液流電池採用兩個內含液體的電解質槽,彼此會產生化學反應;一旦其能量消耗,那些液體能被替換,而使用過的液體可望能回收。而如果電解質本身成本以及補充電解質的基礎設施成本總和具競爭力,Nanoflowcell可望提供一種能在幾分鐘內就完成充電的純電動車。
氧化還原液流電池的電解質可以相當便宜(水性電解液每公斤可達0.1美元),這意味著它在美國具備與汽油相當的價格競爭力;此外,氧化還原液流電池以其長壽命聞名,有些公司提供的電力站用液流電池,可保證20年使用。
Nanoflowcell的最終目的是能製造出可充電的液流電池,如此就能免除回收步驟;但在該目標實現之前,該公司的產品策略是為電動車提供可行的橋接方案。值得一提的是,液流電池的缺點是無法提供太大的功率,因此可能仍需要小型超級電容或是鋰電池以支援加速以及再生煞車(regenerative braking)。

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