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1秒電池充滿電!?科普鋁離子電池

發(fā)布時間：2018-05-03 14:48:28 作者：錦鋁金屬 瀏覽次數(shù)：

　　前一陣子，浙江大學高超教師團隊做出了優(yōu) 秀的工作，即應用石墨烯做正極的高倍率性能、高循環(huán)壽命的鋁離子電池，兼具柔性功用。工作發(fā)表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。
　　
　　一經(jīng)推出，就得到了業(yè)內(nèi)普遍的關注和討論。有不少朋友都在訊問該技術關于電池產(chǎn)業(yè)界的影響，大家十分關懷該類電池技術，那正好今天就展開講講對鋁離子電池的開展應用前景做一個簡單的剖析瞻望。
鋁離子電池
（圖1：鋁離子電池）
　　
　　1、鋁離子電池——能量密度能有幾？
　　
　　該工作的創(chuàng)新點在于，做了一種新型構造的3高3連續(xù)（3H3C）石墨烯膜正極，其具有高質量，取向性和部分通道，這樣能夠保證電子、離子傳導以及足夠的活性物質質量。該正極容量在1.1s充電時的容量為120mAh/g，25萬次循環(huán)后容量保證率為91.7%，在上下溫下工作性能出色，而且具有柔性。
　　
　　不難看出，該石墨烯-鋁金屬的鋁離子電池的上下溫、柔性、倍率性能很優(yōu) 秀，這當然很大水平利益于制備的石墨烯電極。但是摘要是一個突出亮點的中央，突出的成果都會在這里反響，可是在這里電池的幾個重要的參數(shù)都沒有說：比方體積能量密度、質量能量密度。
　　
　　1）體積能量密度低的話，手機和汽車這兩個電池zui為重要的范疇中想要應用根本是沒有希望的——空間十分有限，必需充沛應用。而手機和汽車同樣都在追求長續(xù)航，此時必需請求高的能量密度。
　　
　　首先，66Wh/kg依然是鋁離子電池典型能量密度范圍值40——65Wh/kg，這個數(shù)據(jù)比鋰離子電池要低很多：磷酸鐵鋰100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以鋁離子電池這樣的能量密度在手機和汽車范疇上用，根本也只能對準混合動力汽車了，而且插混都有點懸，手機則更難有希望。
　　
　　2）更大的問題在于全文都沒有提及體積能量密度相關數(shù)據(jù)，思索到該電池質量能量密度不高，運用的材料偏膨松（石墨烯等），其體積能量密度可能也很難到達三元類鋰電池的1/3。由于該文作者并沒有提到這方面的數(shù)據(jù)，因而筆者也只能基于已有數(shù)據(jù)和常識停止推斷：體積能量密度數(shù)據(jù)很可能很難看。
　　
　　在這里再強調一下體積能量密度的意義：假如造的電池不重，但是體積好大，攜帶裝載也會有很大的問題，特別是在挪動儲能用處中（手機、汽車）難以適用。而關于體積請求不太嚴厲的固定式儲能，體積龐大的儲能方式可能會更適宜，比方液流電池就是典型代表。
　　
　　實踐上，目前鋁離子電池體系很難找到適宜的正極材料，釩系化合物的容量和電壓都不美觀，石墨烯也只能是從矮子里撥將軍，而電解液（只能用離子液體）等方面的限制也使得鋁離子電池能量密度沒有打破的跡象，因而目前的能量密度性能極大的限制了該技術的更普遍應用的可能性。
鋁離子電池
（圖2：鋁離子電池）
　　
　　
　　2.成本剖析
　　
　　綜合以上兩方面性能作者報出的數(shù)據(jù)，以及剖析能夠看出該電池可能更合適功率型場所，關于現(xiàn)有鋰離子電池的取代潛力不是太大，對電容的要挾倒是不小，假如本錢能做下來也能夠去跟能量密度差不多的鉛酸做競爭。
　　
　　體積能量密度從目前來說無從知曉，方才也說到了假如本錢可以做下來可能也會有一定的潛力。不過該體系用了幾個材料：石墨烯、離子液體、鋁金屬。
　　
　　石墨烯正極的原料為氧化石墨烯GO，將其涂成定向膜后再復原，zui后再在2850℃條件下處置才干得到終需求的材料，與消費石墨需求的處置溫度類似。因而該工藝道路運用的石墨原料-石墨烯電極制備相當于要經(jīng)過兩次2850℃的處置，這肯定會增加關于爐體的請求、耗能方面的需求。
　　
　　有人可能會問：為什么二次處置石墨烯時不能降低溫度？答案簡單：石墨烯假如是走的氧化復原道路，材料構造圓滿水平會受氧化影響遭受毀壞，溫和的復原條件是缺乏以處理問題的，需求高溫才干使其有效回復；而假如運用石墨烯用的是其它辦法，比方CVD、機械剝離，制備的材料的質量會很高，可能不用高溫處置，但是這些辦法的量產(chǎn)才能常常十分受限。兩難之處就在于此。
　　
　　另外離子液體確實也是比擬重要的有開展前景的技術。但是關于鋁離子電池來說，目前其技術似乎極端依托離子液體，其目前存在粘度大、本錢高等一系列的問題，這極大的加大了鋁離子電池的本錢。當然了，假以時日，在科研界和工業(yè)界的共同努力下，以后離子液體確實有很大的進步空間，應用前景值得期許。
　　
　　因而總體來說，相比于如今常見的電池體系：鋰電池、鉛酸運用的材料都曾經(jīng)比擬常規(guī)，能夠做到穩(wěn)定的量產(chǎn)，這關于（特別是近年來）降低電池本錢起到了相當大的支撐作用。但是關于鋁離子電池體系來說，原料產(chǎn)業(yè)化、經(jīng)濟適用化的工作，還有相當多的工作要做。
　　
　　3.你真的敢1.1s給電池充滿電么？
　　
　　實踐上這一類文章的槽點是共性的：假如真的要1s充滿電，關于一個很小容量的實驗室量級的電池自然是能夠。而假如是手機電池呢？按10Wh一塊1s充滿的話，充電功率是36kW，大家回想下本人初中物理學習到的計算發(fā)熱量的焦耳定律，以及看看本人家電表，然后好好揣摩一下能否可行。
　　
　　總結
　　
　　鋁離子電池技術確實有本人的特征，但是缺陷也很明顯。希望其在將來的開展中可以在能量密度、本錢降落潛力方面完成打破，從而加速其適用化進程。


本文標簽：鋁離子電池 1秒充滿 能量密度 石墨烯 電解液
 
公眾號：錦鋁金屬