自燃爆炸、壽命短、電量不耐用隨著電動汽車、智能手機的普及，電池的缺陷日益困擾著人們的日常生活。如今，隨著物理學院副教授魯兵安等人的研究成果鋁離子電池面世，這些問題都有望得到解決，電池產(chǎn)業(yè)亦將出現(xiàn)革命性變化。倫敦時間四月六日，國際頂級學術刊物《Nature》在線發(fā)表了魯兵安等作為第一作者的論文《快速充放電鋁離子電池》。這標志著我校在《Nature》發(fā)文實現(xiàn)零的突破。

電池，特別是鋰離子電池，在日常生活中頻繁使用，但鋰離子電池容量低、壽命短，且存在高溫、碰撞等條件下容易自燃或爆炸等巨大安全隱患。高容量和安全的可充電鋁電池一直是科學界致力于研究的現(xiàn)有電池的取代品，然而由于鋁電池正極材料容易被腐蝕和不能有效的進行放電等問題，在過去30年中可充電鋁電池始終處于概念階段。

可快速充電、柔性、離子液體、二次鋁電池成功研發(fā)

魯兵安副教授等人用石墨作為正極材料，并用一種相當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。實驗發(fā)現(xiàn)用三維石墨作為電池正極材料，由于三維石墨優(yōu)良的導電性能和巨大的比表面積，能夠極大的縮短電池的充電時間。過去在iphone等使用鋰離子電池的手機上要1個小時才能完成的充電量，在該鋁電池上1分鐘即可完成。今后，鋁電池充電1小時，手機使用3、4天不再是假想。同時，鋁電池壽命更長。實驗證明，鋁電池循環(huán)7500次后，容量幾乎沒有衰減。而普通鋰離子電池的循環(huán)壽命一般為300次。

以三維石墨為正極的鋁電池材料形貌與性能表征

除了安全、壽命長、快速充電慢速放電等優(yōu)點，相較于鋰離子電池，鋁電池生產(chǎn)成本將更低，還有電解出現(xiàn)的離子液體無毒等環(huán)保優(yōu)勢。今后，鋁電池不僅可以使用在如今通用的手機等小家電上，還將在電動汽車等容易出現(xiàn)劇烈碰撞與高溫地方取代目前的電池。

魯兵安演示可快速充電、柔性、離子液體、二次鋁電池

在世界能源發(fā)展的趨勢從發(fā)展新能源轉(zhuǎn)向能源儲備的今天，《Nature》雜志認為該研究成果，首次實現(xiàn)了可充電鋁離子液體電池，可應用于現(xiàn)代各種電子設備從而改善人類的生活方式。目前該成果已經(jīng)在美國獲得了多項專利保護，并有數(shù)家知名公司致力于買斷該專利。

據(jù)了解，《Nature》雜志是國際上最具影響力的學術期刊之一。其發(fā)表的論文代表了某一重要科學問題的實質(zhì)性進展,具有近期和遠期的重要影響。

1985年出生的魯兵安，2012年博士畢業(yè)后來校工作，現(xiàn)為湖南大學物理與微電子科學學院副教授。2014年五月，在國家留學基金委的支持下，以訪問學者的身份前往美國斯坦福大學化學系戴宏杰課題組進行為期一年的交流訪問。