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美华人科学家铝电池研究取得突破

时间:2015-04-20  来源:光明日报   发布:高端装备网 
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    铝被认为是有吸引力的电池材料,但商业上可行的铝电池尚未问世。美国斯坦福大学一个以华人为主的研究小组最新研发的铝电池具有高效耐用、可超快充电、可燃性低、成本低等特点,可以成为常规电池的安全替代品。
 
    长期以来,铝电池研究没有实质突破的主要难题在于电池材料。合适的负极材料和电解液材料是确保电池在经过充电、放电的反复周期后仍能运行的关键。该研究团队石墨作为负极材料,试验确认了几种表现良好的石墨类材料,并用一种相当于盐溶液的等离子液体作为电解液,从而解决了铝电池研究在材料上的瓶颈问题。
 
    研究人员把采用铝材料的正极、采用石墨材料的负极以及等离子电解液置于一个有聚合物涂层的铝箔软包内,从而制成新的铝电池。开发的铝离子电池可以充放电,具有超快充电、不易燃烧爆炸、可折叠、材料成本低的突出优点。这是开发可充电铝电池方面的一个重大突破,因为先前可充电铝电池基本不存在,尤其是具备这些性能的铝电池。
 
    研究人员表示,由于等离子电解液不会燃烧,铝和石墨也不易燃烧,因此这种铝电池非常安全。研究报告显示,为测试铝电池安全性,研究人员在电池上钻孔,电池没有爆炸燃烧,并仍能运行一段时间。
 
    除了高安全性,采用新技术的铝电池在性能方面也有重要突破。比如,铝电池只需1分钟左右就完成超快充电。在试验中,铝电池经过7500多个充电、放电周期,电容量并没有损失。相比之下,其他研究机构的铝电池在经过约100个周期后通常无法再用,而锂电池也只能经受约1000个周期。此外,由于铝和石墨属于柔性材料,使铝电池可以弯曲、折叠而不影响性能。
 
    研发的铝电池可以替代易污染环境的碱性电池和有可燃风险的锂离子电池。未来这种铝电池还可用于在电网中储存可再生能源,也可用于电动汽车。不过,目前的铝电池技术还有待进一步改进,比如需要增加铝电池的能量密度等。
 

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