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澳洲研發(fā)全新鋁離子電池電極 為電池儲能新星開路

鉅大LARGE  |  點擊量:709次  |  2019年01月22日  

雖然現(xiàn)在大多電池研究重心都在鋰離子技術(shù),但有望改寫電池游戲規(guī)則的生力軍也陸續(xù)冒出,就好比澳洲新南韋爾斯大學(xué)近期已為鋁離子電池打造全新電極結(jié)構(gòu),有效提高電極電化學(xué)性能與穩(wěn)定性,可望加速該技術(shù)商業(yè)化進(jìn)展。

鋰離子電池是當(dāng)前使用范圍最廣的電池之一,從手機(jī)、3C產(chǎn)品到電動車或是大型儲能電廠,鋰離子電池可說是無處不在,然而該技術(shù)也不是完美無缺,除了使用壽命短、成本較高之外,其安全性問題一直以來也為人詬病,這讓不少新型電池技術(shù)有機(jī)會挑戰(zhàn)鋰離子電池目前的地位。

鋁離子電池為備受看好的儲能新星,科學(xué)家看中鋁含量多,地殼中含量居金屬首位、占地殼總量8.3%,再加上由于鋁擁有多種氧化還原形態(tài),其理論體積容量也相當(dāng)高。

但鋁離子電池至今尚未量產(chǎn)也不是沒有原因。雖然鋁離子電池運作方式跟鋰離子電池很像,放電時鋁離子會從陰極移動到陽極、充電時再回到陰極,只可惜科學(xué)家一直苦于找不到低成本又高效的電極。

而澳洲新南韋爾斯大學(xué)的突破性技術(shù)在于新電極結(jié)合石墨與有機(jī)分子,以往科學(xué)家都沒有在電極中加入有機(jī)化合物,團(tuán)隊指導(dǎo)教授Dong-JunKim博士表示,研究將氧化還原巨環(huán)化合物(macrocycliccompound)當(dāng)作活性材料,成功設(shè)計出全新的可充式鋁電池電極。

根據(jù)團(tuán)隊發(fā)表在《NatureEnergy》的論文,該材料會讓電極形成層狀超結(jié)構(gòu),進(jìn)而實現(xiàn)可逆插入與萃取陽離子型鋁復(fù)合物(aluminiumcomplex),且該電極也具有出色的電化學(xué)性能與穩(wěn)定性,循環(huán)逾5000次后仍能穩(wěn)定運作。

巨環(huán)化合物──石墨電極也能進(jìn)一步提升電極的比容量、電導(dǎo)率和表面負(fù)載,Kim指出,新結(jié)構(gòu)對于研究電化學(xué)儲能技術(shù)的科學(xué)家來說意義重大,只不過目前研究仍處于早期階段,團(tuán)隊還需要再多加改進(jìn)。未來在繼續(xù)研究鋁離子電池的同時,也會關(guān)注其他電池技術(shù)的潛力,并嘗試將氧化還原有機(jī)分子用于鋁、鎂、鋅和鈣等電池。

目前澳洲新南韋爾斯大學(xué)已成功在鋁離子電池研究有所進(jìn)展,并為低成本儲能技術(shù)開辟另一種可能,但這項技術(shù)何時能跨出實驗室,現(xiàn)在還不好說。

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