利用空气产生电力的终极蓄电池或许会在不远的将来实现，这一前景已经浮现。其名称为空气电池。与以往的电池不同，不需要电极，重量也仅为现有的锂离子电池的5分之1。包括韩国和中国企业在内，开发竞争正日趋激化。兼具轻量和大容量的蓄电池将成为力争在2030年代以后普及的飞行汽车不可或缺的动力源之一。

       

SkyDrive正讨论开发的飞行汽车的效果图（该公司提供）

   

      在日本，每年因道路拥堵而造成的经济损失高达10万亿日元以上。在城市里，有时行驶10公里要花30分钟，很浪费时间。据世界卫生组织（WHO）统计，全球每年有约130万人死于交通事故。

  

      虽然至今没有称得上王牌的解决对策，但能成为选项之一的是利用比道路更宽阔的空中。不过这一选项目前令人感觉像是无稽之谈。这背后也是因为我们尚无法获得足以使汽车悬浮在空中的轻量且优质的蓄电池。今后的时代自然也不可能依靠燃烧化石燃料去飞行。

 

      最高时速达到40～50公里——从事飞行汽车开发的日本企业SkyDrive（位于东京新宿区）计划在2025年前后使双座款的飞行汽车应用于出租车和紧急送医。这需要不断延长据称目前仅为约为5～10分钟的飞行时间。

 

      熟悉电池研究的日本企业APB（位于东京千代田区）的首席执行官（CEO）堀江英明表示“汽车要飞行约1小时，需要每公斤450瓦时以上容量的电池”。对于锂离子电池来说，300瓦时将成为天花板。如果能降低电池的重量，表面上的容量将增加，但占锂电池整体重量近一半的电极（正极）将对轻量化构成阻碍。

 

      在此背景下，轮到空气电池的登场。通过大胆改变结构，利用从空气中获得的氧气取代正极，然后与利用锂金属制造的电极结合。只要获得外界的空气，就成为电池的材料。如果正极被取消，锂金属将占更大空间。这样就具备在重量轻的同时锂增多，进而能增加蓄电容量的优点。

   

     

      在产生电力之际，从电池缝隙进入的作为“帮手”的氧气会在容器的碳和树脂之中与锂离子结合。氧原子容易形成氧化物的团块，将合力驱动电子。借助充电，完成工作的氧原子离开团块，与锂离子分别，重新流向外部。

  

      不过，氧原子不易从氧化物团块离开，金属锂的起火和发热的风险很高。由于技术开发的难度，锂空气电池一直被视为“终极电池”。不过，最近中国和韩国的研究人员开始找到解决课题的创意。

   

     

      中国汽车电池研究所针对锂空气电池，在电极的结构方面下功夫，达到了每公斤769瓦时的容量。但研究还停留在分析少量的材料阶段，要制造电池，面临的课题仍很多，但该研究所表示将来有可能用于航空宇宙产业和纯电动汽车。

 

      另外，韩国的三星电子和蔚山科学技术院为了抑制氧原子经过的部位的劣化，将有机材料改为陶瓷。这使得充放电的次数从10次以下增加至100次。虽然低于锂离子电池的约4千次，但将在电解液的改良方面找到出路。

 

      采用锂的空气电池在使用期间还会发生负极变形，容易出现短路。因此，也出现了利用其他元素、探索容量较少但容易制造的空气电池的趋势。

 

      日本电池企业FDK制作了将镍氢电池的正极改为空气的氢空气电池，然后将若干个这样的电池连接起来，成功进行了充放电。只要增加连接的电池的数量，在原理上，就将超过锂离子电池的容量。

 

      美国的Form Energy实现了以铁和氧工作的铁空气电池，计划用于存储以可再生能源产生的电力等用途。

    

FDK开发的氢空气电池（图由该公司提供）

     

      如果将飞行汽车制作为电动，就不需要燃烧燃料，但仍然存在究竟能否利用电池飞行等问题。要让汽车悬浮在空中，在担心电池用尽的同时，还必须尽可能降低电池重量。

 

      仅从重量轻来说，主要材料采用树脂的“全树脂电池”也是有力竞争者。日本电池企业APB开发的新型锂离子电池比同类型的锂离子电池轻2成，将用于无人潜水艇。有观点认为难以增加电池容量，但APB的CEO堀江表示“只要在电极原料等方面下功夫，即可用于飞行汽车”。

 

      在电池的世界里，使用空气中的氧气的空气电池问世，可以说是如同利用太阳光进行光合作用的微生物给地球带来大量氧气一般巨大的变化。人类在18世纪工业革命以后一直借助氧气燃烧大量的煤炭、石油和天然气，打造了富裕的生活，但今后将不再燃烧氧气，而是把氧气用于电池。由于需要思路的巨大转变，备受期待的空气电池的开发仍面临难题。

 

      日本经济新闻（中文版：日经中文网）草盐拓郎

    

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