高效耐用、超快充電、高安全性、可折疊、材料成本低、靈活和較長壽命。
鋁離子電池(Aluminium-ion battery)是一類可充電電池,放電時(shí),鋁離子從陰極移動(dòng)到陽極;充電時(shí),鋁離子又回到陰極。鋁離子電池與鋰離子電池功能相似,但由于組成和結(jié)構(gòu)不同,電能輸出水平有所不同。 鋁離子電池可以在很短的時(shí)間內(nèi)充滿電,并可以反復(fù)充電7500次。
鋁離子電池研發(fā)歷程
2015年4月6日,國際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《Nature》在線發(fā)表了魯兵安(四位共同第一作者之一)的論文《快速充放電鋁離子電池》。魯兵安等人用石墨作為正極材料,并用一種相當(dāng)于鹽溶液的離子液體作為電解液,從而解決了鋁電池研究在材料上的瓶頸問題。過去在iphone等使用鋰電池的手機(jī)上,需要1個(gè)小時(shí)才能完成的充電量,在該鋁電池上1分鐘即可完成。
Al原子最外層有3個(gè)電子,在發(fā)生化學(xué)變化時(shí),易失去外層的3個(gè)電子從而達(dá)到8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),變?yōu)锳l³+,氯原子最外層有7個(gè)電子,在發(fā)生化學(xué)變化時(shí),易得到1個(gè)電子而達(dá)到8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)...
特點(diǎn) :①塑形靈活性;②更高的質(zhì)量比能量(3倍于MH-Ni電池);③電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬,可達(dá)5V;④完美的安全可靠性;⑤更長循環(huán)壽命,容量損失少;⑥體積利用率高。
鋁對(duì)人體的影響 鋁是不是人體必需的微量元素,尚無定論,事實(shí)上并未發(fā)現(xiàn)鋁癥的病例,人們每天要從飲食中攝入約10-18毫克的鋁,其中大部分經(jīng)消化道隨糞便排出,小部分在睪丸、腎、脾、肌肉、骨骼和腦組織內(nèi)蓄積...
鋁成本低,可燃性低,且具有高電荷存儲(chǔ)能力,因此一直是用作電池頗具吸引力的材料。在過去幾十年,研究人員致力于研發(fā)商業(yè)可行的鋁離子電池,卻一直以失敗告終,可充電鋁電池始終處于概念階段。其中面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)便是找到在經(jīng)歷了反復(fù)充電和放電后仍能夠產(chǎn)生足夠電壓的材料。
湖南大學(xué)物理學(xué)院副教授魯兵安等人的研究的鋁離子電池,將讓這些問題有望得到解決,電池產(chǎn)業(yè)亦將產(chǎn)生革命性變化。
高效耐用、超快充電、高安全性、可折疊、材料成本低、靈活和較長壽命。
主要應(yīng)用在小型電子設(shè)備、電力網(wǎng)、電動(dòng)汽車等。
小型電子設(shè)備、電力網(wǎng)、電動(dòng)汽車等。
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評(píng)分: 4.6
Material Sciences 材料科學(xué) , 2020, 10(3), 173-178 Published Online March 2020 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/ms https://doi.org/10.12677/ms.2020.103022 文章引用 : 譚斌 , 凍瑞嵐 , 彭浩 , 曾悅 , 晁自勝 . 鋁離子電池正極材料的研究進(jìn)展與展望 [J]. 材料科學(xué) , 2020, 10(3): 173-178. DOI: 10.12677/ms.2020.103022 Research Progress and Prospects of Cathode Materials for Aluminum Ion Batteries Bin Tan, Ruilan Dong, HaoPeng, YueZeng, Zishe
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評(píng)分: 4.3
邦凱鋁殼鋰離子電池設(shè)計(jì)
倫敦時(shí)間2015年4月6日,《自然》雜志在線發(fā)表了由中美兩國華人科學(xué)家共同完成的一項(xiàng)突破進(jìn)展《快速充放電鋁離子電池》。《自然》評(píng)論認(rèn)為,該研究成果在世界上首次實(shí)現(xiàn)了可充電鋁離子液體電池。這有望為國際電池產(chǎn)業(yè)再次帶來革命性變化 。
據(jù)論文共同第一作者、湖南大學(xué)物理學(xué)院"80后"副教授魯兵安介紹,常用的鋰電池容量低、壽命短,且存在易自燃或爆炸等安全隱患,高容量和安全的可充電鋁電池一直是科學(xué)界致力于研究的對(duì)現(xiàn)有電池的取代品。然而,由于鋁電池正極材料極易被腐蝕和不能有效放電等問題,在過去30年中可充電鋁電池始終處于概念階段 。
魯兵安與美國斯坦福大學(xué)化學(xué)系戴宏杰課題組合作,改用石墨作為正極材料,用鋁作為負(fù)極材料,并用一種相當(dāng)于鹽溶液的離子液體作為電解液,從而解決了鋁電池研究在材料上的瓶頸問題 。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),用三維石墨作為電池正極材料,其優(yōu)良的導(dǎo)電性能和巨大的比表面積可極大縮短電池的充電時(shí)間。過去在iphone等使用鋰電池的手機(jī)上需要1個(gè)小時(shí)才能完成的充電量,在該鋁電池上1分鐘即可完成。實(shí)驗(yàn)還證明,鋁電池循環(huán)7500次后,容量幾乎沒有衰減,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通鋰電池的循環(huán)壽命 。
據(jù)悉,該成果已在美國獲得多項(xiàng)專利保護(hù),并有數(shù)家知名企業(yè)致力于買斷該專利 。