充電快,循環(huán)壽命長的鋁離子電池距離實用還有多遠(yuǎn)

來源：存能電氣  日期：2020-07-10 16:34  瀏覽量：次

充電快，循環(huán)壽命長的鋁離子電池距離實用還有多遠(yuǎn)？因鋁電池具有成本低廉、不容易燃燒且有很高電荷存儲容量等優(yōu)點，研究人員數(shù)十年來試圖研制出經(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)壽命長的鋁離子電池距離實用還有多遠(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)行放電等問題，在過去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用，還有一個致命缺點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)帶來危險。這些弱點讓鋁離子電池一直沒有實用化。

鋁電池本來理論容量很高，但是發(fā)明者卻說要進(jìn)一步增加能量密度，這說明至少試驗品能量密度是不足的，而鋁電池的功率密度本來也很差，電壓也不高，這會限制其使用范圍。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

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，能在極短時間內(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。這項創(chuàng)新為鋁離子電池的實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4萬5千次，即使電芯暴露于火焰中時也不會起火或爆炸。這一寬溫度使用范圍為將來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、快速充電慢速放電等優(yōu)點，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)生的離子液體無毒等環(huán)保優(yōu)勢。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，所存的電量沒辦法像鋰離子電池一樣高，同樣電量鋁離子電池會變得很大顆。雖然能量密度不如鋰離子電池，但鋁離子電池有機(jī)會在充放次數(shù)上取勝，可針對軌道車輛、大型電動車等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，取代鉛酸電池、超級電容等。

總的來看，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，但明顯超過超級電容器。面對鋰離子電池和超級電容器這兩個對手，鋁離子電池分別表現(xiàn)出了特定的優(yōu)勢，可以稱為“超級電池”。

在電動公交車上，這種長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，而未來它將是人類新能源的希望。