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美國華人科學(xué)家研制出首款可商業(yè)應(yīng)用的高性能鋁電池

發(fā)布時間:2015-04-08 作者: 來源:中國科技網(wǎng) 瀏覽:2140

 

4月2日,研究人員展示鋁電池點亮LED燈珠。新華社記者 馬丹攝

科技日報北京4月7日電 (記者劉霞)美國華人科學(xué)家研制出首款可商業(yè)應(yīng)用的高性能鋁電池,其充電更快、壽命更長而且還很便宜,使用這種電池的智能手機充滿電僅需一分鐘。新型電池可取代目前廣泛使用但仍有不足的鋰離子電池和堿性電池。相關(guān)研究發(fā)表在4月6日出版的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。

因鋁電池具有成本低廉、不容易燃燒且有很高電荷存儲容量等優(yōu)點,研究人員數(shù)十年來試圖研制出經(jīng)濟可行的鋁離子電池,但一直未獲成功,其中關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于找到合適的正極材料和電解液材料,讓鋁電池在不斷充放電循環(huán)后仍能產(chǎn)生有效電壓。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、斯坦福大學(xué)化學(xué)教授戴宏杰說:“人們嘗試多種正極材料,但效果差強人意。我們無意中發(fā)現(xiàn)了一種新型石墨材料,其擁有極佳的性能,可用作電池的正極?!?/P>

據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站4月6日報道,研究人員在實驗中將由鋁制成的負極和由石墨組成的正極,再加上離子液體電解液,置于一個由柔性高分子包裹的鋁箔軟包內(nèi)制造出這款電池。該研究合作者龔明(音譯)表示:“電解液基本上就是室溫狀態(tài)下的液體鹽,因此,整個系統(tǒng)非常安全。”

戴宏杰還說:“新研制的可充電鋁電池比傳統(tǒng)鋰離子電池更加安全,鋰離子電池可能會爆炸,為了防患于未然,美國聯(lián)合航空和達美航空公司最近就禁止民航飛機托運大塊的鋰電池,而鋁電池則不會爆炸。另一方面,目前配備鋰離子電池的智能手機充電可能需數(shù)小時,但使用這種鋁電池,為手機充滿電只需一分鐘?!?nbsp;

另外,新電池的壽命也很長。其他實驗室研制的鋁電池只能充放電100次,一般的鋰離子電池最多也只能充放電1000次,而新的鋁電池在經(jīng)過7500次充放電循環(huán)后容量毫無損失。研究人員表示,“這是第一次研制出這種超快,且在經(jīng)過數(shù)千次充放電循環(huán)‘折磨’后還能安然無恙的鋁離子電池?!?/P>

戴宏杰表示,新電池的另一個特征是其身段柔軟,你能讓其彎曲也能將其折起來,因此,有用于柔性電子設(shè)備的潛力。另外,這種電池也能取代會污染環(huán)境的堿性電池,而且鋁電池也比鋰電池便宜?!背擞糜谛⌒碗娮釉O(shè)備,這種鋁電池還能被用來存儲電網(wǎng)內(nèi)的可再生能源。戴宏杰解釋說:“電網(wǎng)需要壽命長且能快速充放電的電池,我們的鋁電池是完美的選擇?!?/P>

不過,新鋁電池產(chǎn)生的電壓僅為傳統(tǒng)鋰電池的一半,戴宏杰希望能通過提升正極材料的性能,最終提高鋁電池的電壓并增加能量密度。

總編輯圈點 

鋁是地殼里最多的金屬,碳是人類最熟悉的非金屬,它倆是老搭檔了:一個化身為鍋,一個在鍋下燒?,F(xiàn)在又?jǐn)y手合作,一個做負極,一個做正極,表現(xiàn)也不錯。上個月剛公開的另一種鋁電池,用一塊幾十公斤重的鋁板同空氣與水反應(yīng),給汽車鋰電池做后備,既穩(wěn)定又沒污染,前景也被看好。鋁電池能不能取代鋰電池,就看化學(xué)家的本事了。

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