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[交流]
“一分鐘充滿電”的超級(jí)鋁電池 已有20人參與
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這個(gè)“一分鐘充滿電”的新型鋁離子電池，除了充電極為迅速以外，這種電池還有壽命長(zhǎng)（充放電7500次后容量仍毫無(wú)損失，而現(xiàn)在廣泛使用的鋰離子電池最多也只能充放電1000次）、可彎曲（怎么彎彎折折都能照常供電）、安全性好（你拿鉆孔機(jī)把它鉆穿也不會(huì)發(fā)生任何危險(xiǎn)事故）等其他優(yōu)點(diǎn)。 穩(wěn)定性測(cè)試 戴宏杰帶領(lǐng)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種可以充當(dāng)電池的正極（負(fù)極用鋁制成）的新型石墨材料——泡沫石墨（graphite foam）。而電解液則采用一種離子液體——即全由離子組成、室溫下呈液態(tài)的離子化合物，具體成分為一種有機(jī)鹽（化學(xué)表達(dá)式為[EMIm]Cl）與氯化鋁的混合物。 泡沫石墨：電流的“高速公路” “一分鐘充滿電”的關(guān)鍵，就在于戴宏杰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的新型正極材料——泡沫石墨。充電過(guò)程是一種電化學(xué)反應(yīng)，需要電池中AlCl4-離子時(shí)刻不停地與正極進(jìn)行結(jié)合與分離。他們一開(kāi)始采用一種名叫熱解石墨(pyrolytic graphite，簡(jiǎn)稱PG)的材料作為正極，但由于AlCl4-陰離子體積太大，很難通過(guò)PG過(guò)于緊密的層狀結(jié)構(gòu)，這就限制了充電速度的進(jìn)一步提高。 一次偶然的機(jī)會(huì)，戴宏杰的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了泡沫石墨，這種材料的晶須寬度約為100微米，且晶須之間有充裕的空間，形成一種開(kāi)放的“框架結(jié)構(gòu)”，AlCl4-離子能以非�？斓乃俣仍谄渲写┧�。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，石墨泡沫鋁電池的充電速率，達(dá)到了PG鋁電池的75倍——在一分鐘之內(nèi)就可以完成充電。  SEM下泡沫石墨結(jié)構(gòu) 戴宏杰表示，這種新型電池不僅可以用于柔性電子設(shè)備，它的超快充電速度和超長(zhǎng)壽命，也意味著它可以用來(lái)存儲(chǔ)電網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源。因此，雖然目前它的電壓僅能達(dá)到傳統(tǒng)鋰電池的一半，科學(xué)家還是相信，在正極材料的性能得到繼續(xù)提升后，新型鋁離子電池會(huì)引領(lǐng)電池界一場(chǎng)新的革命。 |
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