前一陣子，浙江大學(xué)高超教師團隊做出了優(yōu) 秀的工作，即應(yīng)用石墨烯做正極的高倍率性能、高循環(huán)壽命的鋁離子電池，兼具柔性功用。工作發(fā)表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。
一經(jīng)推出，就得到了業(yè)內(nèi)普遍的關(guān)注和討論。有不少朋友都在訊問該技術(shù)關(guān)于電池產(chǎn)業(yè)界的影響，大家十分關(guān)懷該類電池技術(shù)，那正好今天就展開講講對鋁離子電池的開展應(yīng)用前景做一個簡單的剖析瞻望。
（圖1：鋁離子電池）
1、鋁離子電池——能量密度能有幾？
該工作的創(chuàng)新點在于，做了一種新型構(gòu)造的3高3連續(xù)（3H3C）石墨烯膜正極，其具有高質(zhì)量，取向性和部分通道，這樣能夠保證電子、離子傳導(dǎo)以及足夠的活性物質(zhì)質(zhì)量。該正極容量在1.1s充電時的容量為120mAh/g，25萬次循環(huán)后容量保證率為91.7%，在上下溫下工作性能出色，而且具有柔性。
不難看出，該石墨烯-
鋁金屬的鋁離子電池的上下溫、柔性、倍率性能很優(yōu) 秀，這當(dāng)然很大水平利益于制備的石墨烯電極。但是摘要是一個突出亮點的中央，突出的成果都會在這里反響，可是在這里電池的幾個重要的參數(shù)都沒有說：比方體積能量密度、質(zhì)量能量密度。
1）體積能量密度低的話，手機和汽車這兩個電池zui為重要的范疇中想要應(yīng)用根本是沒有希望的——空間十分有限，必需充沛應(yīng)用。而手機和汽車同樣都在追求長續(xù)航，此時必需請求高的能量密度。
首先，66Wh/kg依然是鋁離子電池典型能量密度范圍值40——65Wh/kg，這個數(shù)據(jù)比鋰離子電池要低很多：磷酸鐵鋰100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以鋁離子電池這樣的能量密度在手機和汽車范疇上用，根本也只能對準(zhǔn)混合動力汽車了，而且插混都有點懸，手機則更難有希望。
2）更大的問題在于全文都沒有提及體積能量密度相關(guān)數(shù)據(jù)，思索到該電池質(zhì)量能量密度不高，運用的材料偏膨松（石墨烯等），其體積能量密度可能也很難到達三元類鋰電池的1/3。由于該文作者并沒有提到這方面的數(shù)據(jù)，因而筆者也只能基于已有數(shù)據(jù)和常識停止推斷：體積能量密度數(shù)據(jù)很可能很難看。
在這里再強調(diào)一下體積能量密度的意義：假如造的電池不重，但是體積好大，攜帶裝載也會有很大的問題，特別是在挪動儲能用處中（手機、汽車）難以適用。而關(guān)于體積請求不太嚴(yán)厲的固定式儲能，體積龐大的儲能方式可能會更適宜，比方液流電池就是典型代表。
實踐上，目前鋁離子電池體系很難找到適宜的正極材料，釩系化合物的容量和電壓都不美觀，石墨烯也只能是從矮子里撥將軍，而電解液（只能用離子液體）等方面的限制也使得鋁離子電池能量密度沒有打破的跡象，因而目前的能量密度性能極大的限制了該技術(shù)的更普遍應(yīng)用的可能性。
（圖2：鋁離子電池）
2.成本剖析
綜合以上兩方面性能作者報出的數(shù)據(jù)，以及剖析能夠看出該電池可能更合適功率型場所，關(guān)于現(xiàn)有鋰離子電池的取代潛力不是太大，對電容的要挾倒是不小，假如本錢能做下來也能夠去跟能量密度差不多的鉛酸做競爭。
體積能量密度從目前來說無從知曉，方才也說到了假如本錢可以做下來可能也會有一定的潛力。不過該體系用了幾個材料：石墨烯、離子液體、鋁金屬。
石墨烯正極的原料為氧化石墨烯GO，將其涂成定向膜后再復(fù)原，zui后再在2850℃條件下處置才干得到終需求的材料，與消費石墨需求的處置溫度類似。因而該工藝道路運用的石墨原料-石墨烯電極制備相當(dāng)于要經(jīng)過兩次2850℃的處置，這肯定會增加關(guān)于爐體的請求、耗能方面的需求。
有人可能會問：為什么二次處置石墨烯時不能降低溫度？答案簡單：石墨烯假如是走的氧化復(fù)原道路，材料構(gòu)造圓滿水平會受氧化影響遭受毀壞，溫和的復(fù)原條件是缺乏以處理問題的，需求高溫才干使其有效回復(fù)；而假如運用石墨烯用的是其它辦法，比方CVD、機械剝離，制備的材料的質(zhì)量會很高，可能不用高溫處置，但是這些辦法的量產(chǎn)才能常常十分受限。兩難之處就在于此。
另外離子液體確實也是比擬重要的有開展前景的技術(shù)。但是關(guān)于鋁離子電池來說，目前其技術(shù)似乎極端依托離子液體，其目前存在粘度大、本錢高等一系列的問題，這極大的加大了鋁離子電池的本錢。當(dāng)然了，假以時日，在科研界和工業(yè)界的共同努力下，以后離子液體確實有很大的進步空間，應(yīng)用前景值得期許。
因而總體來說，相比于如今常見的電池體系：鋰電池、鉛酸運用的材料都曾經(jīng)比擬常規(guī)，能夠做到穩(wěn)定的量產(chǎn)，這關(guān)于（特別是近年來）降低電池本錢起到了相當(dāng)大的支撐作用。但是關(guān)于鋁離子電池體系來說，原料產(chǎn)業(yè)化、經(jīng)濟適用化的工作，還有相當(dāng)多的工作要做。
3.你真的敢1.1s給電池充滿電么？
實踐上這一類文章的槽點是共性的：假如真的要1s充滿電，關(guān)于一個很小容量的實驗室量級的電池自然是能夠。而假如是手機電池呢？按10Wh一塊1s充滿的話，充電功率是36kW，大家回想下本人初中物理學(xué)習(xí)到的計算發(fā)熱量的焦耳定律，以及看看本人家電表，然后好好揣摩一下能否可行。
總結(jié)
鋁離子電池技術(shù)確實有本人的特征，但是缺陷也很明顯。希望其在將來的開展中可以在能量密度、本錢降落潛力方面完成打破，從而加速其適用化進程。
本文標(biāo)簽：鋁離子電池 1秒充滿 能量密度 石墨烯 電解液
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