美華人科學家發明高性能鋁電池，可商用，充滿電僅需一分鐘
2015-04-08 08:51:09 科技日報美國華人科學家研制出首款可商業應用的高性能鋁電池，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。相關研究發表在4月6日出版的《自然》雜志網絡版上。
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點，研究人員數十年來試圖研制出經濟可行的鋁離子電池，但一直未獲成功，其中關鍵的挑戰在于找到合適的負極材料和電解液材料，讓鋁電池在不斷充放電循環后仍能產生有效電壓。
該研究的領導者、斯坦福大學化學教授戴宏杰說：“人們嘗試多種陰極材料，但效果差強人意。我們無意中發現了一種新型石墨材料，其擁有極佳的性能，可用作電池的陰極。”
據美國每日科學網站4月6日報道，研究人員在實驗中將由鋁制成的陽極和由石墨組成的陰極，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下的液體食鹽，因此，整個系統非常安全。”
戴宏杰還說：“新研制的可充電鋁電池比傳統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，美國聯合航空和達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，而新的鋁電池在經過7500次充放電循環后容量毫無損失。研究人員表示，“這是第一次研制出這種超快，且在經過數千次充放電循環‘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，有用于柔性電子設備的潛力。另外，這種電池也能取代會污染環境的堿性電池，而且鋁電池也比鋰電池便宜。”除了用于小型電子設備，這種鋁電池還能被用來存儲電網內的可再生能源。戴宏杰解釋說：“電網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，新鋁電池產生的電壓僅為傳統鋰電池的一半，戴宏杰希望能通過提升陰極材料的性能，最終提高鋁電池的電壓并增加能量密度。
鋁是地殼里最多的金屬，碳是人類最熟悉的非金屬，它倆是老搭檔了：一個化身為鍋，一個在鍋下燒。現在又攜手合作，一個做陽極，一個做陰極，表現也不錯。上個月剛公開的另一種鋁電池，用一塊幾十公斤重的鋁板同空氣與水反應，給汽車鋰電池做后備，既穩定又沒污染，前景也被看好。鋁電池能不能取代鋰電池，就看化學家的本事了。
