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充电快,循环寿命长的铝离子电池距离实用还有多远?
充电快,循环寿命长的铝离子电池距离实用还有多远?
  • 发布时间:2020-07-23 17:48

充电快,循环寿命长的铝离子电池距离实用还有多远?

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因铝电池具有成本低廉、不容易燃烧且有很高电荷存储容量等优点,研究人员数十年来试图研制出经济可行的铝离子电池,但一直未获成功,其中关键的挑战在于找到合适的负极材料和电解液材料,让铝电池在不断充放电循环后仍能产生有效电压。
 
充电快,循环寿命长的铝离子电池距离实用还有多远?
 
 
电池,特别是锂离子电池,在日常生活中频繁使用,但锂电池容量低、寿命短,且存在高温、碰撞等条件下容易自燃或爆炸等巨大安全隐患。高容量和安全的可充电铝电池一直是科学界致力于研究的现有电池的取代品,然而由于铝电池正极材料容易被腐蚀和不能有效的进行放电等问题,在过去30年中可充电铝电池始终处于概念阶段。
 
铝离子电池不用做充电电池一方面是循环寿命差;另一方面是充电速度太慢不实用,还有一个致命缺点是电解液里面的铝离子不稳定,很容易发生化学反应带来危险。这些弱点让铝离子电池一直没有实用化。
 
铝电池本来理论容量很高,但是发明者却说要进一步增加能量密度,这说明至少试验品能量密度是不足的,而铝电池的功率密度本来也很差,电压也不高,这会限制其使用范围。虽然循环次数多,充电速度快,但是电量差、功率差,很多地方用不了。
 
铝离子电池相比较于锂离子电池的优势
1、相比现在广泛使用的锂离子电池,铝离子电池是一种在许多方面都更加优秀的新型电池,其实用化的关键是找到合适的正极材料。新型的铝-石墨烯电池寿命超长,能在极短时间内充满电,在零下40摄氏度到120度的温度范围内都能正常工作。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向。
 
2、低温至零下40度,铝离子电池仍能稳定充放电1000次,高温至100度,稳定充放电4万5千次,即使电芯暴露于火焰中时也不会起火或爆炸。这一宽温度使用范围为将来铝离子电池在极端温度条件下的使用打下了基础。这种电池还有很好的柔性,在10000次弯折后容量完全保持,展现出在可穿戴柔性电子器件中的应用潜力。
 
3、除了安全、寿命长、快速充电慢速放电等优点,相较于锂离子电池,铝离子电池生产成本将更低,还有电解产生的离子液体无毒等环保优势。今后,铝离子电池不仅可以使用在如今通用的手机等小家电上,还将在电动汽车等容易产生剧烈碰撞与高温地方取代目前的电池。
 
4、由于铝离子电池的能量密度比较低,所存的电量没办法像锂离子电池一样高,同样电量铝离子电池会变得很大颗。虽然能量密度不如锂离子电池,但铝离子电池有机会在充放次数上取胜,可针对轨道车辆、大型电动车等应用领域发展,取代铅酸电池、超级电容等。
 
总的来看,锂离子电池小巧轻便、提供的能量多,但经不起反复充电、快充表现不佳。铝离子电池在倍率性能、循环寿命上不输超级电容器,远超锂离子电池。在能量密度上虽和锂离子电池尚有差距,但明显超过超级电容器。面对锂离子电池和超级电容器这两个对手,铝离子电池分别表现出了特定的优势,可以称为“超级电池”。
 
在电动公交车上,这种长寿命快充电的铝离子电池还是很有前途的。铝比锂便宜,只要铝离子电池在能量密度、功率密度等指标追平锂离子电池,靠其他技术指标的优势和成本就能完全替代锂离子电池。目前,铝离子电池还只是噱头,而未来它将是人类新能源的希望。
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