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。”
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(fù)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(dá)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。”
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。”
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。”除了用于小型電子設(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。”
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。
