充電快,循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋁離子電池距離實(shí)用還有多遠(yuǎn)

來(lái)源：存能電氣  日期：2020-07-10 16:34  瀏覽量：次

充電快，循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋁離子電池距離實(shí)用還有多遠(yuǎn)？因鋁電池具有成本低廉、不容易燃燒且有很高電荷存儲(chǔ)容量等優(yōu)點(diǎn)，研究人員數(shù)十年來(lái)試圖研制出經(jīng)濟(jì)可行的鋁離子電池，但一直未獲成功，其中關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于找到合適的負(fù)極材料和電解液材料，讓鋁電池在不斷充放電循環(huán)后仍能產(chǎn)生有效電壓。

充電快，循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋁離子電池距離實(shí)用還有多遠(yuǎn)？

電池，特別是鋰離子電池，在日常生活中頻繁使用，但鋰電池容量低、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(xué)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(jìn)行放電等問(wèn)題，在過(guò)去30年中可充電鋁電池始終處于概念階段。

鋁離子電池不用做充電電池一方面是循環(huán)壽命差；另一方面是充電速度太慢不實(shí)用，還有一個(gè)致命缺點(diǎn)是電解液里面的鋁離子不穩(wěn)定，很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)危險(xiǎn)。這些弱點(diǎn)讓鋁離子電池一直沒(méi)有實(shí)用化。

鋁電池本來(lái)理論容量很高，但是發(fā)明者卻說(shuō)要進(jìn)一步增加能量密度，這說(shuō)明至少試驗(yàn)品能量密度是不足的，而鋁電池的功率密度本來(lái)也很差，電壓也不高，這會(huì)限制其使用范圍。雖然循環(huán)次數(shù)多，充電速度快，但是電量差、功率差，很多地方用不了。

鋁離子電池相比較于鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)

1、相比現(xiàn)在廣泛使用的鋰離子電池，鋁離子電池是一種在許多方面都更加優(yōu)秀的新型電池，其實(shí)用化的關(guān)鍵是找到合適的正極材料。新型的鋁-石墨烯電池壽命超長(zhǎng)，能在極短時(shí)間內(nèi)充滿電，在零下40攝氏度到120度的溫度范圍內(nèi)都能正常工作。這項(xiàng)創(chuàng)新為鋁離子電池的實(shí)用化指出了重要方向。

2、低溫至零下40度，鋁離子電池仍能穩(wěn)定充放電1000次，高溫至100度，穩(wěn)定充放電4萬(wàn)5千次，即使電芯暴露于火焰中時(shí)也不會(huì)起火或爆炸。這一寬溫度使用范圍為將來(lái)鋁離子電池在極端溫度條件下的使用打下了基礎(chǔ)。這種電池還有很好的柔性，在10000次彎折后容量完全保持，展現(xiàn)出在可穿戴柔性電子器件中的應(yīng)用潛力。

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

4、由于鋁離子電池的能量密度比較低，所存的電量沒(méi)辦法像鋰離子電池一樣高，同樣電量鋁離子電池會(huì)變得很大顆。雖然能量密度不如鋰離子電池，但鋁離子電池有機(jī)會(huì)在充放次數(shù)上取勝，可針對(duì)軌道車輛、大型電動(dòng)車等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，取代鉛酸電池、超級(jí)電容等。

總的來(lái)看，鋰離子電池小巧輕便、提供的能量多，但經(jīng)不起反復(fù)充電、快充表現(xiàn)不佳。鋁離子電池在倍率性能、循環(huán)壽命上不輸超級(jí)電容器，遠(yuǎn)超鋰離子電池。在能量密度上雖和鋰離子電池尚有差距，但明顯超過(guò)超級(jí)電容器。面對(duì)鋰離子電池和超級(jí)電容器這兩個(gè)對(duì)手，鋁離子電池分別表現(xiàn)出了特定的優(yōu)勢(shì)，可以稱為“超級(jí)電池”。

在電動(dòng)公交車上，這種長(zhǎng)壽命快充電的鋁離子電池還是很有前途的。鋁比鋰便宜，只要鋁離子電池在能量密度、功率密度等指標(biāo)追平鋰離子電池，靠其他技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)和成本就能完全替代鋰離子電池。目前，鋁離子電池還只是噱頭，而未來(lái)它將是人類新能源的希望。