鉅大LARGE | 點擊量:1506次 | 2019年01月09日
全固體電解質將會助力鋁離子電池成未來新貴?
隨著電子產品、電動汽車需求的日益增長,市場對充電電池的需求也日趨旺盛。傳統充電電池的電解質為液體,該介質有助于離子從一個電極傳輸到另一個電極。由于電解質由有機分子制成,因此其具有易燃和易揮發的特性,由此為充電電池的使用帶來不小的安全隱患。
針對于此,來自于美國紐約州雪城大學(SyracuseUniversity)的Hosein研究團隊成功開發出了一種面向鋁離子充電電池的新型固體電解質。該電解質由十分柔軟的聚合物制成,它允許鋁離子自由通過,同時自身堅韌的結構具有優異的耐熱性和耐磨性。將鋁鹽(如硝酸鋁)溶解在聚合物主體中,可使該聚合物充當起鋁離子電解質的角色。
在通常的認識里,鹽類較易溶解在液體中。事實上許多聚合物固體材料也可以溶解鹽,因為聚合物的主鏈具有能夠將鹽解離為陽離子和陰離子的功能。它在固定陰離子的同時,允許陽離子自由穿過聚合物固體材料,由此實現了電池內的電荷傳輸。實驗測試表明,該固體聚合物電解質具有與液體電解質相同的導電性,在150℃的高溫測試條件下,仍能穩定安全地正常工作。
在此之前,Hosein團隊一直在推進全固態鋁離子電池的研究工作,全固態電解質的成功研發,無疑是此類電池走向成功的至為關鍵的一步。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋁離子電池具有和鋰離子電池相同的組成結構,但是卻擁有許多鋰電池所不能比擬的優點。首先,鋁是地球中富含量第三豐富的金屬元素,獲取便捷且成本低廉。與之相對,鋰在地殼中的含量排名第27位,儲量和成本均不占優勢。其次,相比而言,鋁離子電池具有更高的電壓,能儲存更多的能量,并提供更大的電流。測試表明,鋁離子電池容量是鋰離子電池的4倍,這是因為鋁可形成多價離子,攜帶電荷是鋰離子的3倍。
研究人員認為,在后鋰離子電池時代,鋁離子電池有望成為極具競爭力的下一代儲存介質。本研究相關論文(Asolidpolymerelectrolyteforaluminumionconduction)發表在《ResultsinPhysics》上(Vol.10,2018,p529-531)。
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