鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:946次 | 2021年12月17日
中美科學(xué)家研究新型鋁電池 可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)充電
中國和美國的科學(xué)家研究了鋁離子電池的內(nèi)部工作原理。通過對(duì)電池在循環(huán)過程中的工作機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí),該小組得以證明了一種能夠超快充電的電池,鋁電池的容量是迄今為止最高的。
鋁離子電池,有望對(duì)當(dāng)今的鋰離子技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)。與鋰的一個(gè)離子相比,每個(gè)離子交換三個(gè)電子的能力帶來了更高的存儲(chǔ)容量的潛力。鋁離子電池還可以依靠更便宜、更豐富的材料,從而避免了許多困擾鋰離子供應(yīng)鏈的問題。
特別是與電池的保存期限有關(guān)的挑戰(zhàn),目前仍使Al-ion局限于實(shí)驗(yàn)室。然而,2021年初發(fā)表的新研究代表了該技術(shù)性能的重大飛躍。具有高存儲(chǔ)容量和超快充電能力的電池可以打開儲(chǔ)能的新應(yīng)用,彌合電池和超級(jí)電容器之間的差距。
中國大連理工大學(xué)和美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)的科學(xué)家合作制造了一種由純鋁陽極、石墨烯陰極和有機(jī)電解質(zhì)組成的電池。鋁離子電池中的超快速充電:活性陽極上的雙電層,發(fā)表在NatureCommunications上。
液態(tài)金屬
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
實(shí)現(xiàn)此性能的關(guān)鍵是對(duì)所謂的“雙電層”機(jī)制的更好理解,該機(jī)制是在金屬電極和電解質(zhì)之間的界面處形成的僅幾納米厚的層。通過將鋁浸入Galinstan(一種在室溫下呈液態(tài)的金屬合金)中,該小組增加了陽極的表面能,從而允許更多的鋁離子通過雙電層隧穿。
通過這種方法,該小組可以演示每克200毫安時(shí)的電池容量(mAh/g-1),他們聲稱這是從以前的鋁離子電池記錄的120mAh/g-1躍升而來的。電池還可以以10000C的速率充電,這意味著需要0.35秒的時(shí)間才能達(dá)到1000Ag-1的滿容量。
該小組指出,這些性能指標(biāo)表示消除了超級(jí)電容器和電池之間的間隙的設(shè)備。他們計(jì)劃繼續(xù)致力于更多地了解其陽極工作原理的細(xì)節(jié),并探索與不同陰極材料的組合。最終,他們?cè)O(shè)想將應(yīng)用程序用于緊急備用電源,例如在站點(diǎn)之間運(yùn)行的電動(dòng)公交車的能源備份,重新啟動(dòng)突然停止的電梯,或什至最大程度地減少因生產(chǎn)或生產(chǎn)線的停電引起的損失。