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铝离子电池可快速充放电 未来或应用于电网

导读: 利用斯坦福的铝电池来为电网提供平衡和电力存储以协调电力供应和需求或许是再合适不过的了。因为这需要大功率电池多次充放电而无性能衰退。如果斯坦福的铝离子电池可以在未来以足够低的成本生产,那么它或许有可能用来为电网提供这一服务。

  近日,来自斯坦福大学的探究人员公布了一种储能技术:可以在一分钟内完成充放电的超常性能新型铝离子电池

  但惊人的充放电速度还不是这个电池的唯一突破,它还是首款可以给普通用电器提供足够工作电压并能持续充电数百次的铝质电池。换句话说,这是首个真正能用的铝离子电池。

  但这种电池也不是没有缺陷。还有很多原因导致其短期内无法应用在智能手机或者是电动车上。

  本文将对这种新的铝电池技术进行介绍,并探究它的性能标准及对其潜在应用的影响。

  铝电池里究竟有什么

  为了存能,电池需要两种能在期间产生电势差的材料,同时还需要一种可以在这两种材料间阻止电子移动但允许离子移动的电解质。

  近日推出的这种铝离子电池使用简单的铝金属作为负极,一种特殊的三维石墨泡沫作为正极。正负极之间被一种含有氯化1-乙基-3-甲基咪唑和无水氯化铝的电解质隔离着。选择这种电解质是因为它含有可移动的AlCl4-离子,可以在充放电时在电池的两极交换。

  图中展示了铝电池中AICI4-离子是如何从石墨的阴极穿梭到铝的阳极从而产生放电电流。

  为了测试这款电池的实用性,来自斯坦福的学者们制作了一个实验电池,并以不同速率进行充电和放电以测试:1)电池可存储的能量;2)电池的充放电速度;3)电池可重复充放电次数。

  它能存储多少能量呢

  电池可以存储的能量由两个因素决定:其正负极间的电势差和电池材料能以电子和离子形式存储的电荷数。

  根据荷电状态的不同,铝电池两极的电势差大约在2-2.5伏之间。这比锂电池通常的3.5-4伏的电势差要低。这就意味着大概两倍数量的铝电池串联起来才能产生和锂电池等同的电压。

  每千克铝离子电池可以存储约70安时的电荷量,这大约是锂电池120-160安时的二分之一。

  综合上述情况来看,铝离子电池的低电压和低电容量使得它的能量密度只有一般锂离子电池的四分之一。因此如果要用铝离子电池给你的手机,笔记本或者电动车供电的话就需要一个质量为相应锂电池四倍的电池。

  它可以产生多少电能呢

  储能容量是衡量电池性能的一个重要标准,但并不是唯一标准。另一个重要标准是功率容量,也就是它可以安全并有效地进行充放电的速率。

  电池充放电的速度取决于电池的材料发生电化学反应的速度和电离子在电池内部散射的速度。

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