的研究人员斯坦福大学开发出了世界上第一个高性能、快速充电、寿命长、经济实惠的铝电池。这种新的电池技术是当今许多广泛使用的商业电池的安全替代品。
我们开发了可充电铝电池，可以取代现有的存储装置，例如对环境不好的碱性电池，以及偶尔突出成火焰的锂离子电池。即使你钻过它，我们的新电池也不会着火。
斯坦福大学化学教授鸿杰戴。
斯坦福大学的新铝离子电池
斯坦福大学教授Hongjie Dai和他的同事开发了一种高性能的铝电池。
由于铝经济，具有高储存容量和低易燃性的特点，多年来它一直是一种吸引人的电池材料选择。然而，到目前为止，研究人员还没有成功地制造出一种商业上可行的铝离子电池。他们面临的主要挑战之一是寻找能够在反复充电和放电循环后产生足够电压的材料。亚博网站下载
带正电的阴极和带负电的铝阳极构成铝离子电池。
人们尝试过不同种类的阴极材料。亚博网站下载我们偶然发现一种简单的解决方法就是使用石墨，它基本上就是碳。在我们的研究中，我们确定了几种类型的石墨材料，它们能给我们带来非常好的性能。
Dai Hongjie是斯坦福大学的化学教授
斯坦福大学的研究人员在试验电池中使用了铝阳极和石墨阴极，并将其与离子液体电解质一起放置在一个柔性聚合物涂层袋中。
“电解质基本上是室温下液体的盐，因此它非常安全，”斯坦福大学研究生，自然研究的联合主导作者明公司。Dai补充说，铝电池比在数百万笔记本电脑和手机中使用的常规锂离子电池更安全。“锂离子电池可能是火灾危险，”他说。他解释了联合和三角洲航空公司如何禁止乘客飞机的散装锂电池寄售。
“在我们的研究中，我们有视频显示，你可以钻穿铝电池袋，它可以继续工作一段时间而不会着火，”戴说。“但锂电池可能会以一种不可预知的方式爆炸——在空中、汽车或你的口袋里。除了安全性，我们在铝电池性能方面也取得了重大突破。”
斯坦福大学的研究小组表示，他们的新型铝电池原型能够实现只有大约一分钟的充电时间。这种超高速充电将是一个关键的吸引力，因为智能手机用户知道充电锂离子电池需要的时间。
另一个吸引人的因素是原型的耐用性。各种实验室内置的大多数铝电池都没有超过100个充电放电循环。然而，斯坦福电池可能持续超过7,500个周期，没有容量损失。“这是第一次使用稳定性的超快速铝离子电池超过数千个循环，”作者写道。
相比之下，一个基本的锂离子电池可以持续1000次左右的循环。“铝电池的另一个特点是灵活性，”龚说。“你可以弯曲和折叠它，所以它有潜力用于柔性电子设备。铝也是一种比锂便宜的金属。”
除了在小型电子设备中使用这些铝电池，这些电池也可以应用于在电网上存储可再生能量。
电网需要一种循环寿命长的电池，能够快速存储和释放能量。我们最新未公布的数据表明，铝电池可以充电数万次。很难想象建造一个巨大的锂离子电池用于电网存储。
Dai Hongjie是斯坦福大学的化学教授
此外，铝离子技术为一次性碱性电池提供了一种环保的选择，戴说。
“数百万消费者使用1.5伏AA和AAA电池，”他说。“我们的可充电铝制电池产生大约两伏电力。这比任何人都达到了铝。”
然而，为了匹配锂离子电池的电压，额外的改进是至关重要的。
“我们的电池产生约典型锂电池电压的一半，”他说。“但改善阴极材料最终可能会增加电压和能量密度。否则，我们的电池有其他一切都梦想电池应该具有：廉价的电极，安全性，高速充电，灵活性和长循环寿命。一世在早期将此作为新电池。它非常令人兴奋。“
与斯坦福州附属研究的其他联合主导作者正在从湖南大学双行工业技术研究所访问科学家孟昌林，博士·鲁博南大学，博士学者王鹏吴。其他作者是Di-yan Wang，Mingyun Guan，Michael Angell，Changxin Chen和江阳到斯坦福;来自国立台湾师范大学的Bing-Joe Hwang。
这项研究得到了美国能源部、台湾工业技术研究院、斯坦福全球气候与能源项目、斯坦福能源研究所和台湾教育部的主要支持。
戴和他的团队在《自然》杂志4月6日在线版的《一种超快可充电铝离子电池》中展示了他们的新型铝离子电池。
参考文献