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美國華人科學家研製出首款可商業應用(yòng)的高性能鋁電池

發布時間:2015-04-08 作者: 來源:中國科技網 瀏覽:2204

 

4月2日,研(yán)究人員展示鋁電池點亮LED燈珠。新華社(shè)記(jì)者 馬丹攝

科技日報北京4月7日(rì)電 (記者劉霞)美國華人科學家研製出首款可商業應用的高性能鋁電池,其(qí)充電更快、壽(shòu)命(mìng)更長而且還很便宜,使用這種電池的智能(néng)手(shǒu)機充滿電僅需一分鍾。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。相關研究發表在4月6日出版的《自然》雜誌網絡版上。

因鋁電池(chí)具有成本低廉、不(bú)容易燃燒且有(yǒu)很高電(diàn)荷存儲容量等(děng)優點,研究(jiū)人員(yuán)數十年來試圖研製(zhì)出經(jīng)濟可行的(de)鋁離子電池,但一(yī)直未獲成功,其中關鍵的挑戰在於找到合(hé)適的正極材料和電(diàn)解液材料,讓鋁電(diàn)池在(zài)不(bú)斷充放電循(xún)環後仍能產生有效電壓。

該研究的領導者、斯坦福大學化學教授戴(dài)宏傑說:“人們嚐試多種正(zhèng)極材料,但效果差強人意。我們無意中發現了一(yī)種新(xīn)型石墨材料,其擁有極佳的性能,可用作電池的正(zhèng)極。”

據美國每日科學網站4月6日報道,研究人員在實驗中(zhōng)將由鋁製成的負極和由石(shí)墨組成的正極,再加上離子液體電(diàn)解液,置於一個由柔性高分子包裹的鋁箔軟包內製造出這款電(diàn)池。該(gāi)研究合作者龔明(音譯)表示:“電解液(yè)基本(běn)上就是室溫狀態下的液體(tǐ)鹽,因此,整(zhěng)個係統非常安全。”

戴宏傑還說:“新研製(zhì)的可充電鋁電池比傳統鋰離子電池更加安(ān)全(quán),鋰離子電池可能會爆炸,為了防患於未然,美(měi)國(guó)聯合航空和達美航空公司最近就禁止民航飛機托運大(dà)塊的鋰電池,而鋁電池則不會爆炸。另一方麵,目前配(pèi)備鋰離子電池的(de)智能手機充電可能需數小時,但使用(yòng)這種鋁電(diàn)池,為手機充滿電隻需一分鍾。” 

另外,新電池的壽命也很長。其他實驗室研製的鋁電池隻能(néng)充放電100次,一般的鋰離子電池最多也隻能充放(fàng)電(diàn)1000次,而新的鋁電池在(zài)經過7500次充放電(diàn)循環後容量毫無損失。研(yán)究人員表示,“這(zhè)是第一(yī)次研(yán)製出這(zhè)種超快,且在經過數(shù)千次充放電循環‘折磨’後(hòu)還能安然無恙的鋁離(lí)子電池(chí)。”

戴宏傑表(biǎo)示,新(xīn)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,有用於(yú)柔性電子設(shè)備的潛(qián)力。另外,這種(zhǒng)電(diàn)池(chí)也能取(qǔ)代會汙染環境的堿性(xìng)電池,而且鋁電池也(yě)比(bǐ)鋰電池便宜。”除了用於小型電子設備,這(zhè)種鋁電池還能被(bèi)用來存儲電網內的可再生能源。戴宏傑解釋說:“電網需要壽命長且能快速充放電的電(diàn)池,我們的鋁電池是完美的選擇。”

不(bú)過,新(xīn)鋁電池產生的電壓僅為傳(chuán)統鋰電池的一半,戴宏傑希望能(néng)通過提升正極材料的性能,最終提高鋁電池的電壓並增加能量密(mì)度(dù)。

總編輯圈點 

鋁是(shì)地殼裏最多的金屬,碳是人類最熟悉的非金屬,它倆是老搭檔了:一個化(huà)身為鍋,一個在鍋下燒。現在又攜手合作,一個做負極,一個做正極,表現也不錯。上個月剛公(gōng)開的另一種(zhǒng)鋁電池(chí),用(yòng)一塊幾(jǐ)十公斤(jīn)重的鋁板同(tóng)空氣(qì)與水反應,給汽車鋰電池做後備,既穩定又沒汙(wū)染,前景(jǐng)也被看好。鋁電(diàn)池能(néng)不(bú)能取代(dài)鋰電(diàn)池,就看化學家的本事了。

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