“浙大研制出新型铝”

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最近，浙江大学的高分子科学和工程系高级团队开发的新型铝-石墨烯电池。 这个电池可以在零下40~120的环境下工作，可以说是耐高温、耐寒的。 在零下30℃的环境中，这种新电池可以维持1000次充放电性能，在100℃的环境中可以实现4.5万次的稳定循环。 这种新型电池具有灵活性，弯折1万次后，容量完全保持； 另外，小区暴露在火焰中也不会起火或爆炸。

12月15日，相关论文Ultra Fast all-Climate Aluminum-Graphenebatterywithquarter-Millioncyclelife发表在science advances上，第一作者是团队陈皓博士，

具有耐热、耐冻结、耐弯折性的“长寿命”电池

金属光泽的深灰色薄膜是团队最近开发的石墨烯-铝电池。 其正极为石墨烯薄膜，负极为金属铝。 串联2个电池，可以点亮1组led灯。 测试结果表明，石墨烯正极的比容量达到120mah/g (毫安时1克)，在25万次充放电循环后也能维持91%的容量； 另外，倍率性能优异，可以通过急速充电在1.1秒以内充满电，具有111mah/g的可逆比容量。

与锂电池相比，高级课题组开发的铝-石墨烯电池表现出了明显的特征。 通常，随着电池反复充放电，比容量会下降。 这就是俗话说的“不耐用”。

但是，这种“不起眼”的铝-石墨烯电池在这些方面很好。 如果以一次充电-放电为一个循环，这个电池经过25万次循环，比容量高达91%，几乎没有损失。

也就是说，如果在高端智能手机上使用这个电池的话，每天充电10次也可以使用将近70年。

“这种铝-石墨烯‘超级’电池的倍率性能和循环寿命远远超过其他电池，能量密度比超级电容器高，具有相当高的倍率性能和循环寿命。 ’卓越的说法。

铝电池系统迈出了一大步

铝是地壳中最丰富的金属元素，价廉安全，是电池制造中理想的负极材料。 但是，多年来，铝电池的整体性能不及锂离子电池和超级电容器。 重要的问题是，只有设计适合铝、能够高效工作的正极材料，才能发挥真正优异的电化学性能。

年，斯坦福大学戴宏杰课题组在《nature》杂志上发表工作，在高温下分解石墨泡沫制成正极，首次实现了比容量高、可长周期的铝离子电池。 受此启发，高级课题组尝试用石墨烯膜制作铝电池的电极。

经过一年半的摸索和积累，高级团队大致提出了石墨烯正极材料的“三高三连续”设计。

“电池的性能取决于电子和离子在正极和负极之间“奔跑”的状态。 ”从高度来说，电极材料必须让尽可能多的电子和离子顺利地移动，或者迅速“复位”。 道路不充分或道路拥挤会影响性能。 “三高”是指微观结构的优质、高取向、高孔道率； “三连续”是指宏观结构上有连续的导电互联网、连续的离子输运通道和连续的离子阻滞通道。

这个设计大致上推动了铝-石墨烯电池的性能向前发展。 迄今为止，铝电池的比容量在60mah/g左右徘徊，能够重复充放电的次数也在数千次以内。

商业化方面仍有挑战

“现在稍微高端一点的智能手机也有快速充电功能，电池看起来很快就满了，实际续航时间不长。 ”高级的是，这种新型电池现在的实验室数据只需要1.1秒就可以充满电，比容量损失要轻微。

这表明，将来如果使用手机，充电5秒钟后通话2小时是完全可能的。 但是，从高度来说，真正的商业化存在很大的挑战，实现需要越来越多的科学家的努力和投资。

目前的正极比容量、输出电压和面负荷量还有很大提高空之间，能量密度不足以与锂离子电池匹敌，今后还需要在维持高功率密度的基础上进一步提高能量密度。 另外，现在经典的离子液体电解质价格很高，如果能找到更便宜的电解质，铝离子电池的商业前景将更广阔。

资料来源:浙江大学官方微信作者:周董朱原之