或許鋰離子電池大家都很熟悉，被廣泛的應(yīng)用于各種鋰電產(chǎn)品中，但是你知道鋁空氣電池嗎？本文講述的是：一名英國工程師從上個世紀(jì)延續(xù)至今的對鋁空氣電池的熱愛。

　　幾十年前，特雷弗•杰克遜(Trevor Jackson)，英國的一名年輕海軍工程師對潛艇中運行的電池產(chǎn)生了興趣。在當(dāng)時幾乎沒人知道，21世紀(jì)，電池將成為科技領(lǐng)域最大的行業(yè)之一。伴隨著對電池的好奇心，在大約20年前的時候，他決定追尋那個在海浪下誕生多年的夢想。

　　杰克遜忠于研究，他對鋰電池很感興趣，鋰電池如今已經(jīng)成為電池行業(yè)的主導(dǎo)，但更加讓他著迷的是對鋁空氣電池的研究。

特雷弗•杰克遜

杰克遜如何走上鋁空氣電池之路？

　　杰克遜喜愛冒險，在獲得了工程學(xué)學(xué)位后，他來到勞斯萊斯(rolls Royce)從事修理反應(yīng)堆的工作，又通過不列顛尼亞皇家海軍學(xué)院(Britannia Royal Naval College)回到了海上。冷戰(zhàn)結(jié)束后，杰克遜回到工業(yè)界，在格拉斯哥的英國航空航天公司（BAe）從事潛艇系統(tǒng)的工作，由此他開始對電池產(chǎn)生興趣。

　　1999年，在加州氫燃料電池公司發(fā)展鼎盛之際，他離開英國航空航天公司，創(chuàng)辦了自己的燃料電池公司。通過研究其他技術(shù)，他發(fā)現(xiàn)了金屬空氣電池，技術(shù)上稱其為“(鋁)/空氣”電池，鋁空氣電池系統(tǒng)可以產(chǎn)生足夠的能量和動力，可用于提高行駛里程和加速，能量類似于燃油汽車系統(tǒng)所提供的。

　　其實多年來，一些被稱為“金屬空氣”的電池已經(jīng)成功地應(yīng)用于離網(wǎng)系統(tǒng)，這類電池中最吸引人的金屬是鋁，因為它是地球上最常見的金屬，也是能量密度最高的金屬之一。鋁空氣電池產(chǎn)生的唯一的廢物是氫氧化鋁，但它可以作為原料被返回冶煉廠以制造更多的鋁。因此，這種循環(huán)與石油工業(yè)是分離的，是高度可持續(xù)的，甚至可以通過回收鋁罐來制造電池。

　　想象一下——一個與高污染石油工業(yè)分離的能源是多么卓越。

為何鋁空氣電池?zé)o法應(yīng)用于主流？

　　杰克遜著迷于他的鋁空氣電池研究，他租了一間實驗室，又回到了開發(fā)工程師的崗位，他不停地思考、制作、測試和調(diào)整。但同時杰克遜也發(fā)現(xiàn)了一個問題：幾乎沒有人在主流應(yīng)用中使用鋁空氣電池，為什么?

　　最重要的原因是電解質(zhì)。電解質(zhì)是電池內(nèi)部的一種化學(xué)介質(zhì)，它允許電荷在陰極和陽極之間流動。但當(dāng)鋁空氣電池開始運行時，化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生一種“凝膠”，這種副產(chǎn)品會逐漸阻塞進入電池的氣道，破壞鋁空氣電池的效率，對于研究人員來說這是一個棘手的問題。

　　經(jīng)過大量的實驗，2001年，杰克遜開發(fā)了一種他認為的革命性的鋁空氣電池電解質(zhì)，這種電解質(zhì)有可能消除阻礙其商業(yè)化的問題。他認為，有了這種電解質(zhì)“一切都很穩(wěn)定，氫氣和凝膠幾乎都消失了，電力要好得多。”

鐘情于鋰離子電池的英國政府

　　對杰克遜來說，這一突破如果得到證實是具有巨大潛力的，他研發(fā)的電池的能量密度大約是鋰離子電池的8倍，這讓他興奮得難以自制，他認為他需要將這一研究成果告知英國政府的政客們。

　　但，理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。盡管在2001年杰克遜向一名勛爵詳細展示了該電池的工作原理，隨后又收到了電子郵件承諾會轉(zhuǎn)告給英國首相布萊爾，但英國政府對此毫無興趣，當(dāng)時英國政府的官方創(chuàng)新機構(gòu)innovation UK重視的是鋰電池技術(shù)，而不是鋁空氣電池。

英國前首相布萊爾

　　杰克遜試圖說服公眾并希望一些投資者支持他，但被稱為“鋰電池游說團”的機構(gòu)控制了該行業(yè)，他們對鋰電池的重視超過了其他任何技術(shù)。杰克遜認為這也意味著英國政府實際上把一項可能會徹底改變電力儲能，甚至有助于對抗碳排放，推動英國朝著減少污染的電池技術(shù)放棄了。

反轉(zhuǎn)又反轉(zhuǎn)

　　杰克遜對英國政府感到很失望，2005年，他將自己的研發(fā)中心搬到了法國。

　　功夫不負有心人。終于在2007年，法國南特理工學(xué)院確認了杰克遜鋁空氣電池發(fā)明的潛力。與鋰離子電池相比，它的優(yōu)點是(現(xiàn)在仍然是)提高了電池電壓，使用的僅是普通的鋁，幾乎不會產(chǎn)生污染，而且有穩(wěn)定、長時間的電力輸出。

　　基于這樣的優(yōu)勢，2007年，法國政府正式認可該技術(shù)為“戰(zhàn)略性的，符合法國國家利益的”。

　　這時戲劇性的一幕上演了，正應(yīng)了那句“珍惜眼前人”，英國外交部幡然醒悟，注意到了杰克遜給鋁空氣電池帶來的巨變，他們向杰克遜承諾，如果這項技術(shù)被“返送”回英國，英國電信公司將為推出這項技術(shù)付出“300%”的努力。

　　這樣一番豪言不久又被“打臉”。2009年，英國電信公司的技術(shù)戰(zhàn)略委員會拒絕支持這項技術(shù)，理由是汽車委員會的技術(shù)路線圖“排除了這種類型的電池”，杰克遜的研發(fā)再次在英國被放棄。

　　但與此同時，其他國家的政府對探索金屬空氣電池的熱情持續(xù)高漲。列如，

　　以色列政府直接投資了Phinergy——一家致力于類似鋁空氣技術(shù)的創(chuàng)業(yè)公司；

　　俄羅斯鋁業(yè)公司(RUSAL)開發(fā)了一種不含二氧化碳的冶煉工藝，這意味著理論上，他們可以用這種不含二氧化碳的工藝制造鋁空氣電池。

始終鐘情于鋁空氣電池的杰克遜

　　兩次被英國政府拒絕的杰克遜試圖告訴他們所犯的錯誤。他在英國議會商業(yè)能源和工業(yè)戰(zhàn)略特別委員會(Select Committee for business-energy and industrial strategy)發(fā)言時，描述了英國是如何偏愛鋰離子技術(shù)，甚至為鋰離子研究提供了高達數(shù)十億英鎊的資金。在2017年，英國首相特蕾莎·梅(Theresa May)也進一步支持鋰離子電池行業(yè)。

　　杰克遜仍然沒有放棄，他申請了英國大學(xué)的國防科學(xué)與技術(shù)實驗室（DSTL）。但在2017年，他被以“沒有資金”駁回了，但DSTL在南安普頓大學(xué)(Southampton University)有一個自己的鋁空氣技術(shù)項目，他們致力于尋找更好的電解質(zhì)。

　　杰克遜又將目標(biāo)轉(zhuǎn)向汽車工業(yè)。2013年，他成立了自己的公司MAL(品牌為“Metalectrique”)，并利用種子基金在其位于英國塔維斯托克(Tavistock)的實驗室設(shè)施中成功地測試了一種長期的電池組設(shè)計。

　　杰克遜與蓮花工程公司密切合作，為日產(chǎn)Leaf和馬欣德拉Reva“G-Wiz”型電動汽車設(shè)計和開發(fā)遠程替代電源包。當(dāng)時，日產(chǎn)對這一“Beyond Lithium Technology”（超越鋰技術(shù)）表現(xiàn)出了濃厚的興趣，但遺憾的是他們已經(jīng)承諾要將鋰電池安裝到Leaf上。杰克遜沒有氣餒，他繼續(xù)生產(chǎn)全尺寸的電池進行測試，并證明鋁空氣技術(shù)優(yōu)于任何其他現(xiàn)有技術(shù)。

　　在測試中，杰克遜的鋁空氣動力技術(shù)可以呈現(xiàn)出1500英里的電池續(xù)航里程和90秒的交換系統(tǒng)。這樣做的好處顯而易見:對司機來說很劃算，每英里要花0.08英鎊；安全無二氧化碳;可回收和可二次利用；電池的成本很低：每千瓦時只需60英鎊。

　　但對鋰離子電池的持續(xù)重視阻礙了金屬空氣電池等新途徑的開發(fā)。事實上，鋰電池現(xiàn)在也面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，與鋁不同，國外認為，鋰電池的供應(yīng)沒有保障，尤其是在中國囊括了全球大部分稀土儲存庫的時代。

　　其實，鋁空氣技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢也是共存的。首先，無需給電池充電，汽車只需在幾秒鐘內(nèi)更換電池，就可以完全消除“充電時間”，目前大多數(shù)充電站的額定功率為50 kW，大約是鋰電池充電5分鐘所需電量的百分之一。但與此同時，氫燃料電池也需要一個龐大且昂貴的氫基礎(chǔ)設(shè)施和一個新的氫發(fā)電系統(tǒng)。

　　去年5月，杰克遜終于開始得到英國政府的認可。作為技術(shù)開發(fā)加速計劃(TDAP)的一部分，英國先進推進中心將杰克遜MAL公司的電池納入了對15家英國初創(chuàng)企業(yè)的投資之中。但事情往往沒有那么簡單，這15家公司不得不分享區(qū)區(qū)110萬英鎊的資金，因此杰克遜還在為籌集資金奔走。

　　不論如何，杰克遜一直在推動鋁空氣電池，并向全世界傳播鋁空氣電池拯救地球的潛力。堅持了20年，雖然風(fēng)頭一直被鋰電池打壓，但他始終致力于推動鋁空氣電池，或許常人難以理解，但杰克遜在電池行業(yè)所花費的精力和心血是所有電池人值得學(xué)習(xí)的。

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