石墨烯基铝空气电池产业化项目

铝空气电池是一种将金属铝的化学能直接转化为电能的装置，具有能量密度高(800 Wh/kg， 系统可达400 Wh/kg以上)、价格低廉、资源丰富、绿色无污染、储存时间久（约15年）、放电寿命长、适配温度范围宽（20℃~60 ℃）及安全系数高等优势，可以满足不断发展的智能电网、移动通讯基站备用电源及电动汽车增程器对高性能电源系统的需求。然而，该技术仍面临还原催化剂催化活性偏低、电功率密度低、空气阴极化电阻较大、金属阳极自腐蚀严重、系统热失控等问题。 动力锂电池工程实验室金属空气电池研究团队首次研发了石墨烯复合催化剂，和新型结构的石墨烯基空气阴极提高了电池功率密度；通过金属阳极合金化提高了燃料利用率；优化了系统集成技术，解决了热失控问题。研发团队成功开发了石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统，该电池系统能量密度高达510 Wh/kg、容量20kWh、输出功率1000W，可同时为一台电视机、一台电脑、一台电风扇以及10个60W照明灯泡同时供电。研究团队已建立年产能3000套（5 kW）发电系统的空气阴极实验线，目前正在开发3~5kW级大功率铝空气电池系统，将在通讯基站作为应急备用电源的应用示范。

本项目产品与传统的铅酸电池及锂离子电池等相比，具有如下独特的优势： 1、比能量高。本项目所开发的石墨烯基铝空气电池的能量密度高于500 Wh/kg，为锂离子电池的3~4倍，铅酸电池的10倍以上。 2、无毒、资源广泛及成本低廉。本项目所开发的铝空气电池的阳极主要成分为铝合金，电解液为KOH水溶液，空气阴极主要由锰氧化物和石墨烯复合而成，生成的产物为KAlO2或Al2O3。 3、存储寿命及运行寿命长。本项目所开发的铝空气电池可长期存放（一般可放置约15年），不会产生自放电现象；其在运行过程中的衰减较小，运行寿命较长。 4、可回收循环再利用。本项目所开发的铝空气电池的反应产物只需简单处理即可实现回收，回收后的产物可经电解制铝实现循环利用。

石墨烯基铝空气电池：

1、阴极

（1）催化剂

201510676164.0 一种负载银的氮掺杂石墨烯的制备方法及其在金属空气电池催化剂中的应用

201610017722.7 一种电池阴极催化剂、制备方法以及在金属空气电池中的应用

201611151488.3 一种氮掺杂石墨烯/MnO2复合材料及其制备方法

（2）结构

201510125674.9 一种多孔气体扩散层及其制备方法

201510397686.7 一种金属空气电池阴极材料及其制备方法和金属空气电池

2、催化剂

201610676480.2 铝合金电极材料、其制备方法及其应用

3、贮备技术

201711337201.0 金属空气电池装置及其温度控制方法、金属空气电池系统

201711417636.6 金属空气电池及其电压控制系统、电压控制方法

1、通讯基站备用应急电源系统。不依赖于外部电网的铝空气电池独立供电电源系统，可为通讯基站提供电力保障。 2、电动汽车增程器。受限于动力电池技术水平，商业化纯电动汽车续航里程普遍低于200公里，消费者对其存在严重的“里程焦虑”；通过铝空气电池与商业锂电池电电耦合技术，可实现纯电动汽车续航大于500公里。 3、社区备用储备电源或智能微电网电源。可作为家庭、医院、学校、超市及军队的备用电源，或智能微电网电源使用，可在干态长时间储存备用。