中國科學院深圳先進技術研究院的一個研究團隊日前報告說，他們開發(fā)的一種新型鋁-石墨二元離子電池具有環(huán)境友好、低成本等特點，能克服傳統(tǒng)鋰離子電池的一些局限，在電子設備和電動汽車等領域具有廣闊應用前景。
這項發(fā)表在新一期德國學術雜志《先進能源材料》上的研究說，新型鋁-石墨二元離子電池的電極材料是低成本、對環(huán)境無污染的鋁和石墨，電解液則由傳統(tǒng)的鋰鹽和碳酸鹽溶劑組成。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，這種新型電池的重量、體積和材料成本顯著減低，但能量密度(即單位體積內包含的能量)卻提高不少。
由于電子產品、電動汽車等行業(yè)的帶動，近年全球電池需求量持續(xù)上漲。依據美國市場研究機構弗里多尼亞集團的數據，未來全球電池需求量繼續(xù)以每年7.7%的速度增長，到2019年其市場規(guī)模總額將達1200億美元。
鋰離子電池是目前最主流的電池類型，因為其電極中一般含有鎳、鈷等重金屬元素，廢舊鋰電池進入環(huán)境會造成重金屬污染。此外，鋰電池發(fā)展也面臨比功率(即電池輸出功率與電池的質量之比)、能量密度等參數即將達到極限等技術瓶頸。
領導這項研究的中科院深圳先進技術研究院研究員唐永炳說，與傳統(tǒng)鋰電池相比，這種新型電池的產品成本可降低約50%，比功率能增至傳統(tǒng)鋰電池的1.3到2.0倍，能量密度可提高到傳統(tǒng)鋰電池的1.6至2.8倍，具有明顯優(yōu)勢。
唐永炳介紹說，新型鋁-石墨二元離子電池的工作機制是“離子嵌入”和“形成合金”同時發(fā)生的二元過程。充電時，電解液中的陰離子嵌入石墨制成的陰極，而鋰離子作為陽離子會沉積到由鋁制成的陽極上，形成鋁鋰合金。放電過程則與此相反。由于電池中的鋁電極同時充當陽極和集流體(匯集電池中活性物質所生成電流的基體金屬)，可顯著提高電池的比功率和能量密度。
研究人員表示，這種新型電池在電子產品、電動汽車等設備上具有廣闊的應用前景，進入商業(yè)化生產后將有助提高上述設備的性能。
