鋁離子電池橫空出世,鋰電池時代將被終結?
Saturnose公司宣布自研商業級固態可充電鋁離子固態電池之前,就有不少的研究團隊在研究鋁離子電池了。其中就包括了浙江大學高分子科學與工程系高超教授領導的團隊,他們在2017年12月宣布設計出了壹種石墨烯薄膜為陰極、金屬鋁為陽極的電池。
不過,這些研究團隊所設計出來的鋁離子電池都停留在實驗室的階段,暫時還無法量產商用。確實有不少學者認為,鋁離子電池具有替代鋰離子電池的潛力。
鋁離子電池在概率上和鋰離子電池是非常相似的,只是它具有的是鋁陽極,而不是鋰陽極。從現在實驗室已經設計出來的鋁離子電池來看,鋁離子電池具備的優勢是能力密度更高、更安全以及更便宜的優勢,並且用來制造電池的原材料鋁元素都要比鋰元素更加豐富。
先來看看鋁離子電池的技術優勢
這種新化學組成的體積能量密度超過1500Wh/L,重量能量密度有望達到600Wh/kg以上。據介紹,壹組150kW的固態鋁離子電池的重量為565kg,可為電動汽車提供1200km的單次充電續航裏程,並可持續至少2萬次充放電循環(相比之下,鋰離子的最高充放電循環次數為5000次),在車輛使用過程中,可提供長達15年的穩定使用壽命。
Dana風險投資基金創始人Ghayad Eid表示:“這項實驗和研究演變成壹個工業過程,將鋁轉化能達到最佳電子密度的合金。”
Ea2I系統使用高能、改變(altered)和無序的巖鹽結構作正極,目前正在對其原型進行測試。Eid表示:“當前的每千瓦鋰離子電池,如能承受高達2000次循環,可在150℃內工作,那麽這種鋁離子每千瓦至少可以承受5000次循環,工作溫度高達350℃,而且成本要低得多。”
在獲得專利的Ea2I化學工藝中,使用混合納米技術來開發快速充電電極和電解質,采用鋁和鈮,以及固態電解質。Ea2I化學不使用鈷或鎳,不會出現鋰離子電池的枝晶生長和熱失控火災問題,向固態鋁離子電池又邁進了壹步。據稱,這使其比鋰離子電池技術的成本要低50%,而且具有更高的能量、容量、循環和電池壽命。
目前,鋁離子電池的潛力已多次得到證實,但尚未進行商業測試。