鋁元素儲(chǔ)量豐富，且重量很輕，因此被認(rèn)為是有吸引力的電池材料，但商業(yè)上可行的鋁電池尚未問(wèn)世。美國(guó)斯坦福大學(xué)一個(gè)華人為主的研究小組6日在《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版刊登研究報(bào)告，介紹他們最新研發(fā)的鋁電池具有高效耐用、可超快充電、可燃性低、成本低等特點(diǎn)，可以成為常規(guī)電池的安全替代品。
長(zhǎng)期以來(lái)，鋁電池研究沒(méi)有實(shí)質(zhì)突破的主要難題在于電池材料。合適的負(fù)極材料和電解液材料是確保電池在經(jīng)過(guò)充電、放電的反復(fù)周期后仍能運(yùn)行的關(guān)鍵。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、斯坦福大學(xué)化學(xué)系華人教授戴宏杰表示，他們把石墨作為負(fù)極材料，試驗(yàn)確認(rèn)了幾種表現(xiàn)良好的石墨類(lèi)材料，并用一種相當(dāng)于鹽溶液的等離子液體作為電解液，從而解決了鋁電池研究在材料上的瓶頸問(wèn)題。
研究人員把采用鋁材料的正極、采用石墨材料的負(fù)極以及等離子電解液置于一個(gè)有聚合物涂層的鋁箔軟包內(nèi)，從而制成新的鋁電池。戴宏杰說(shuō)，他們開(kāi)發(fā)的鋁離子電池可以充放電，具有超快充電、不易燃燒爆炸、可折疊、材料成本低的突出優(yōu)點(diǎn)。他說(shuō)：“這是開(kāi)發(fā)可充電鋁電池方面的一個(gè)重大突破，因?yàn)橄惹翱沙潆婁X電池基本不存在，尤其是具備這些性能的鋁電池。”
研究人員表示，由于等離子電解液不會(huì)燃燒，鋁和石墨也不易燃燒，因此這種鋁電池非常安全。研究報(bào)告顯示，為測(cè)試鋁電池安全性，研究人員在電池上鉆孔，電池沒(méi)有爆炸燃燒，并仍能運(yùn)行一段時(shí)間。
除了高安全性，采用新技術(shù)的鋁電池在性能方面也有重要突破。比如，鋁電池只需1分鐘左右就完成超快充電。在試驗(yàn)中，鋁電池經(jīng)過(guò)7500多個(gè)充電、放電周期，電容量并沒(méi)有損失。相比之下，其他研究機(jī)構(gòu)的鋁電池在經(jīng)過(guò)約100個(gè)周期后通常無(wú)法再用，而鋰電池也只能經(jīng)受約1000個(gè)周期。此外，由于鋁和石墨屬于柔性材料，使鋁電池可以彎曲、折疊而不影響性能。
戴宏杰說(shuō)，他們研發(fā)的鋁電池可以替代易污染環(huán)境的堿性電池和有可燃風(fēng)險(xiǎn)的鋰離子電池。未來(lái)這種鋁電池還可用于在電網(wǎng)中儲(chǔ)存可再生能源，也可用于電動(dòng)汽車(chē)。不過(guò)，目前的鋁電池技術(shù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)，比如需要增加鋁電池的能量密度等。
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