近日，來自斯坦福大學(xué)的探究人員公布了一種儲(chǔ)能技術(shù)：可以在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能新型鋁離子電池。

但驚人的充放電速度還不是這個(gè)電池的唯一突破，它還是首款可以給普通用電器提供足夠工作電壓并能持續(xù)充電數(shù)百次的鋁質(zhì)電池。換句話說，這是首個(gè)真正能用的鋁離子電池。

但這種電池也不是沒有缺陷。還有很多原因?qū)е缕涠唐趦?nèi)無法應(yīng)用在智能手機(jī)或者是電動(dòng)車上。

本文將對(duì)這種新的鋁電池技術(shù)進(jìn)行介紹，并探究它的性能標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)其潛在應(yīng)用的影響。

鋁電池里究竟有什么

為了存能，電池需要兩種能在期間產(chǎn)生電勢(shì)差的材料，同時(shí)還需要一種可以在這兩種材料間阻止電子移動(dòng)但允許離子移動(dòng)的電解質(zhì)。

近日推出的這種鋁離子電池使用簡(jiǎn)單的鋁金屬作為負(fù)極，一種特殊的三維石墨泡沫作為正極。正負(fù)極之間被一種含有氯化1-乙基-3-甲基咪唑和無水氯化鋁的電解質(zhì)隔離著。選擇這種電解質(zhì)是因?yàn)樗锌梢苿?dòng)的AlCl4-離子，可以在充放電時(shí)在電池的兩極交換。

圖中展示了鋁電池中AICI4-離子是如何從石墨的陰極穿梭到鋁的陽極從而產(chǎn)生放電電流。

為了測(cè)試這款電池的實(shí)用性，來自斯坦福的學(xué)者們制作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電池，并以不同速率進(jìn)行充電和放電以測(cè)試：1)電池可存儲(chǔ)的能量；2)電池的充放電速度；3)電池可重復(fù)充放電次數(shù)。

它能存儲(chǔ)多少能量呢

電池可以存儲(chǔ)的能量由兩個(gè)因素決定：其正負(fù)極間的電勢(shì)差和電池材料能以電子和離子形式存儲(chǔ)的電荷數(shù)。

根據(jù)荷電狀態(tài)的不同，鋁電池兩極的電勢(shì)差大約在2-2.5伏之間。這比鋰電池通常的3.5-4伏的電勢(shì)差要低。這就意味著大概兩倍數(shù)量的鋁電池串聯(lián)起來才能產(chǎn)生和鋰電池等同的電壓。

每千克鋁離子電池可以存儲(chǔ)約70安時(shí)的電荷量，這大約是鋰電池120-160安時(shí)的二分之一。

綜合上述情況來看，鋁離子電池的低電壓和低電容量使得它的能量密度只有一般鋰離子電池的四分之一。因此如果要用鋁離子電池給你的手機(jī)，筆記本或者電動(dòng)車供電的話就需要一個(gè)質(zhì)量為相應(yīng)鋰電池四倍的電池。

它可以產(chǎn)生多少電能呢

儲(chǔ)能容量是衡量電池性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，但并不是唯一標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是功率容量，也就是它可以安全并有效地進(jìn)行充放電的速率。

電池充放電的速度取決于電池的材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的速度和電離子在電池內(nèi)部散射的速度。