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界面 / 汪传鸿 / 2015-04-11 17:32
斯坦福大学科研人员近日公开表示,已研发一种能快速充电、耐用和安全的铝离子电池。团队测试发现,该电池的充电效率远远高于普通的锂电池,一分钟的充电时间即可获得锂电池...

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斯坦福大学科研人员近日公开表示,已研发一种能快速充电、耐用和安全的铝离子电池。

团队测试发现,该电池的充电效率远远高于普通的锂电池,一分钟的充电时间即可获得锂电池充电数小时才能达到的电量。在提供两伏电压情况下,该电池的可循环使用次数超过七千次,而传统锂电池可使用周期约为一千次。

和存储以及芯片技术相比,电池技术的进步速度远远落后前两者。例如芯片长期以来保持每十八个月提升一倍性能,但电池容量每年平均仅能提升大概10%。

锂电池当初能在众多种类电池中脱颖而出,关键之一在其所含能量密度。但现在看来似乎这项指标也早已触及瓶颈。

多次循环后,锂电池本身的性能将大幅下降。锂金属材质电极本身存在变形倾向,锂离子电池在安全方面的表现更加不可预知。在充电和放电的循环中易短路,存在引发火灾的安全隐患,因此航空公司对未标示容量的锂电池均禁止乘客携带。

由于铝离子电池不会着火,该电池将有效避免安全风险。充电快速,加上材质本身的易见、廉价以及轻质,同时具备储存高电荷能力,上述因素有望将这款铝电池打造成为一块“完美电池”。

在过去三十年中,开发可供大规模使用的铝离子电池的工作一直在进行。待解决的问题主要包括,电池存储的电量较少,以及电池可循环周期短。研究人员着力于找到“正确的材料组合”,使电池能够产生足够电压,并延长使用寿命。在早前研制出的一些铝电池中,循环次数往往只有一百次左右,成为硬伤。

斯坦福研究小组采取的解决方法,即使用石墨来作为电池阴极,电池能量将从阴极流出到设备,使用铝作为电池阳极。由铝阳极、石墨阴极以及离子电解液构成,这款电池的研究项目持续了近两年。

但该研究小组得出的成果,并不能马上完美适配市面上的各类设备。输出两伏电压是目前铝电池所能达到的最佳成绩,而传统锂电池提供的电压一般为3.7或4.2伏特。目前能够给出的解决方案,是内置两块铝离子电池并加上一个转换器,电池才能够提供5伏电压。

这项技术有待进一步突破,以取得铝电池电压和电池体积之间的平衡。

研究团队中的斯坦福大学化学教授Hongjie Dai在接受媒体采访时称,铝电池大规模商业化还为时过早,增加电池容量、获取低成本的电解质材料均是摆在面前的问题。

但同时他也表示,更好的阴极材料将能够帮助电池增加输出电压和提高能量密度,因此打造一款“完美电池”并非不可能。

关键技术进步将可能直接推动产业变革,一个例子即多点触控技术的开发和应用,直接促使乔布斯有信心推出iPhone这一变革性的产品。

如果这项铝离子电池开发技术在未来取得进一步突破,有望在手机、智能手表等便携式设备,以及电动汽车中得到广泛应用,为上述设备提供新的电池解决方案,大大提升电池充电和利用的效率。

此外铝材质本身的廉价,将使得其能够更加普遍的应用到各个产品当中。打造智能家居的过程中,越来越多的传统家电需要保持实时和云端同步数据,需要更加高效和廉价的电池。



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