澳洲储能发展新探索 为铝离子电池打造全新电极结构!

2019-01-20 13:46  来源:电子工程专辑   浏览:423  

虽然现在大多电池研究重心都在锂离子技术,但有望改写电池游戏规则的生力军也陆续冒出,就好比澳洲新南韦尔斯大学近期已为铝离子电池打造全新电极结构,有效提高电极电化学性能与稳定性,可望加速该技术商业化进展。


 
锂离子电池是当前使用范围最广的电池之一,从手机、3C 产品到电动车或是大型储能电厂,锂离子电池可说是无处不在,然而该技术也不是完美无缺,除了使用寿命短、成本较高之外,其安全性问题一直以来也为人诟病,这让不少新型电池技术有机会挑战锂离子电池目前的地位。
 
铝离子电池为备受看好的储能新星,科学家看中铝含量多,地壳中含量居金属首位、占地壳总量 8.3%,再加上由于铝拥有多种氧化还原形态,其理论体积容量也相当高。
 
但铝离子电池至今尚未量产也不是没有原因。虽然铝离子电池运作方式跟锂离子电池很像,放电时铝离子会从阴极移动到阳极、充电时再回到阴极,只可惜科学家一直苦于找不到低成本又高效的电极。
 
而澳洲新南韦尔斯大学的突破性技术在于新电极结合石墨与有机分子,以往科学家都没有在电极中加入有机化合物,团队指导教授 Dong-Jun Kim 博士表示,研究将氧化还原巨环化合物(macrocyclic compound)当作活性材料,成功设计出全新的可充式铝电池电极。
 
根据团队发表在《Nature Energy》的论文,该材料会让电极形成层状超结构,进而实现可逆插入与萃取阳离子型铝复合物(aluminium complex),且该电极也具有出色的电化学性能与稳定性,循环逾 5000 次后仍能稳定运作。
 
巨环化合物──石墨电极也能进一步提升电极的比容量、电导率和表面负载,Kim 指出,新结构对于研究电化学储能技术的科学家来说意义重大,只不过目前研究仍处于早期阶段,团队还需要再多加改进。未来在继续研究铝离子电池的同时,也会关注其他电池技术的潜力,并尝试将氧化还原有机分子用于铝、镁、锌和钙等电池。
 
目前澳洲新南韦尔斯大学已成功在铝离子电池研究有所进展,并为低成本储能技术开辟另一种可能,但这项技术何时能跨出实验室,现在还不好说。
 

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