教授研制铝离子电池，一分钟充满电不是梦

 

　　北京时间4月8日消息，据科学日报报道,斯坦福大学的科学家们发明了第一批快速充电、更持久且更廉价的高性能铝电池。《自然》杂志认为该研究成果，首次实现了可充电铝离子液体电池，这有望为国际电池产业带来革命性变化。据悉，该成果已经在美国获得多项专利保护，并有数家知名企业希望买断此专利。研究人员表示这一最新科技提供了现在普遍使用的很多商业电池的更安全替代品。

　　“我们研发了一种可充电的铝电池，它可以取代现有的存储设备，例如对环境有害的碱性电池，或者有着火风险的锂离子电池。”斯坦福大学化学教授戴宏杰(Hongjie Dai)这样说道。“我们研发的最新电池不会着火，哪怕你钻透电池。”

　　戴和他的同事的这项创新性铝离子电池研究被发表在4月6日的期刊《自然》上。铝成本低，可燃性低，且具有高电荷存储能力，因此一直是用作电池颇具吸引力的材料。在过去几十年，研究人员致力于研发商业可行的铝离子电池，却一直以失败告终。其中面临的一个重要挑战便是找到在经历了反复充电和放电后仍能够产生足够电压的材料。

　　鲁兵安同美国斯坦福大学戴宏杰课题组用石墨作为正极材料，并用一种相当于盐溶液的离子液体作为电解液，解决了铝电池研究在材料上的瓶颈。实验发现，用三维石墨作为电池正极材料，能极大缩短电池的充电时间。鲁兵安说，过去使用锂电池的手机需要1个小时才能完成的充电量，铝电池只需1分钟即可完成。今后，铝电池充电1小时，手机使用3、4天将不再是假想。

　　同时，铝电池寿命更长。普通锂电池的循环寿命一般为300次，而实验证明，铝电池循环7500次后，容量几乎没有衰减，这相当于每天充电两次，20年后电池依然经用如初。

　　除了安全、寿命长、快速充电等优点，相较于锂电池，铝电池生产成本将更低，还有电解产生的离子液体无毒等环保优势。今后，铝电池不仅可以使用在手机等小家电上，还可在电动汽车等容易产生剧烈碰撞和高温的领域取代目前的电池。

　　应用

　　除了小型电子设备，铝电池还可被用于电网里存储可再生能源。“电网需要具有较长循环寿命的电池以快速存储和释放能量，”戴解释道。“我们最新未发表的数据显示铝电池可以被再充电上万次。很难想象为了电网存储而建造一个巨大的锂离子电池。”
　　铝离子技术还能够提供一次性碱性电池的更环境友好的替代产品。“上百万名消费者使用1.5伏的AA和AAA电池，我们的可充电铝电池可以产生2伏电压。这比任何铝电池可以产生的电压都要高。”但戴表示还需要更多改进以实现与锂离子电池的电压相匹配。“我们的电池只能达到典型锂电池电压的一半，但改进阴极材料应该可以最终增加电压和能量密度。这样的话，我们创造的电池将满足你设想的电池的一切特性：不昂贵的电极、安全、高速充电、灵活和较长寿命。我已经看到了这类新电池的雏形，这真是令人兴奋。”

　　这项研究其它研究学者还包括来自台湾工业技术研究院的访问科学家林梦昌(Meng-Chang Lin)、湖南大学的卢炳安(Bingan Lu )和博士后学者吴英鹏(Yingpeng Wu)。其它作者包括斯坦福大学的王递延(Di-Yan Wang)、关明云(Mingyun Guan), 迈克尔·安吉尔(Michael Angell)、陈长鑫( Changxin Chen)和杨江( Jiang Yang);以及台湾国立师范大学的黄冰乔(Bing-Joe Hwang)。

　　这项研究得到了美国能源部、台湾工业技术研究院、斯坦福大学全球气候和能源项目、斯坦福普雷科特能源研究所和台湾教育部的支持。