鋁元素儲量豐富，且重量很輕，因此被認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世。美國斯坦福大學一個華人為主的研究小組6日在《自然》雜志網(wǎng)絡版刊登研究報告，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，可以成為常規(guī)電池的安全替代品。
長期以來，鋁電池研究沒有實質突破的主要難題在于電池材料。合適的負極材料和電解液材料是確保電池在經(jīng)過充電、放電的反復周期后仍能運行的關鍵。研究團隊負責人、斯坦福大學化學系華人教授戴宏杰表示，他們把石墨作為負極材料，試驗確認了幾種表現(xiàn)良好的石墨類材料，并用一種相當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題。
研究人員把采用鋁材料的正極、采用石墨材料的負極以及等離子電解液置于一個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，他們開發(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。他說：“這是開發(fā)可充電鋁電池方面的一個重大突破，因為先前可充電鋁電池基本不存在，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。研究報告顯示，為測試鋁電池安全性，研究人員在電池上鉆孔，電池沒有爆炸燃燒，并仍能運行一段時間。
除了高安全性，采用新技術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。在試驗中，鋁電池經(jīng)過7500多個充電、放電周期，電容量并沒有損失。相比之下，其他研究機構的鋁電池在經(jīng)過約100個周期后通常無法再用，而鋰電池也只能經(jīng)受約1000個周期。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，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險的鋰離子電池。未來這種鋁電池還可用于在電網(wǎng)中儲存可再生能源，也可用于電動汽車。不過，目前的鋁電池技術還有待進一步改進，比如需要增加鋁電池的能量密度等。
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