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随着世界对于可再生能源开发需求的增长,电网电能存储系统的短板日益凸显。在铅酸、镍氢、锂离子等主流电池体系当中,锂离子电池综合性能最好,但是锂的储量有限,而且存在安全性隐患问题;铅酸电池虽然成本低廉,但铅有环境污染问题。因此,开发具备廉价、安全、长寿命、可快速充电的电池系统成为目前世界研究热点。
近年来,铝离子电池的出现为解决上述问题提供了新的解决方案。它利用地壳上最丰富的金属元素之一的”铝”做为电池材料,由于一个铝离子与铝原子间的转换,能够有三个电子的得失,使其理论比容量仅次于锂,具备高度开发潜力。
从80年代开始,美国联信公司、美国康乃尔大学、美国橡树岭国家实验室、美国桑迪亚国家实验室、印度理工学院等单位皆陆续投入铝离子电池开发,使用石墨、氟化石墨、金属氧化物、导电高分子等材料做为正极,但皆未得到理想的放电电压(<1.7V)与足够的充放电循环(<100次)。
美国斯坦福大学化学系戴宏杰院士所率领的研究群在2015年使用发泡石墨材料作为正极,离子液体作为电解液,成功开发出近30年来首个放电电压在2V,且能充放电数千次的铝离子电池,并提出完整电池反应机理,相关研究成果发表在自然(Nature)杂志。
近期内戴院士领导的研究群针对石墨电极容量不足、电解液成本高等问题,又提出了低成本、高电容量石墨正极的新制程,同时开发以尿素为主的低成本离子液体电解液,这两者的结合让铝离子电池的产业化脚步往前迈进了一大步。相关研究成果先后发表在近日出版的《自然通讯》(NatureCommunications)与《美国科学院院报》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences)杂志上。
《自然通讯》文中报道了一种利用天然石墨薄片作为阴极电极的铝离子电池,该电池性能表现优异,电容到达约110mAhg-1,库伦效率约为98%。在6C倍率下,电池电容为60mAh/g,超过6000次充放电循环后库伦效率约为99%。另外,通过理论计算模拟研究了氯铝酸盐离子嵌入石墨层的行为机制。
《美国科学院院报》报导了使用氯化铝与尿素离子液体电解液的铝离子电池,该电池的库伦效率表现优异,能达到99.7%。在1.4C倍率下,电池容量为73mAh/g,可稳定充放电200次以上。氯化铝与尿素电解液的成本低廉,搭配天然石墨材料做为阴极,铝箔作为阳极,上述材料所构成的铝离子电池成本低,且具备优异电化学性能,让铝离子电池成为理想的电网储电系统。
近期,铝离子电池为电化学储能电池领域的新研究热点,欧、美、日、韩、澳等科技发达国家皆有研究团队从事相关研究工作。在国内,包括山东科技大学的林孟昌教授、北京科技大学焦树强教授、浙江大学高超教授、江西师范大学欧阳楚英教授等研究团队也陆续在2015年后发表数篇关于石墨作为阴极材料的研究论文。这些工作厚植了铝离子电池在于科学与工程上的发展优势。
目前,美国硅谷新创公司ABSystemsINC专注于铝离子电池产业化,已取得斯坦福大学铝离子电池专利的专属授权(专利申请日:1stUSprovisionalfiledonFeb28,2014;2ndUSprovisionalfiledonNov6,2014;PCTapplicationfiledonFeb27,2015),该公司已经成功聚集国内、外多方产学研单位的资源,正全力将铝离子电池推向市场应用。
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Saturnose公司声称,其固态铝离子电池的15千瓦电池组将重565公斤,可提供1200公里的电动车续航能力,并可持续进行至少2万次充放电循环(相比之下,锂离子电池最多为5000次),在汽车使用中提供长达15年的稳定寿命。
私人、公共和商业运输(汽车、公交车、卡车)等电动汽车对电池需求不断增加,因而人们开始研发铝离子电池以满足需求。而电动汽车需要大量的电力才能正常运行,因而对电池产生了高要求,导致电池必须能够进行快速、剧烈的电化学反应,以驱动外部电力(如电机、电子设备等)。但是此类反应反过来会对电池
前一阵子,浙江大学高超老师团队做出了优秀的工作,即利用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池,兼具柔性功能。工作发表在了期刊《SCIENCEADVANCES》上。一经推出,就得到了业内广泛的关注和讨论。有不少朋友都在询问该技术对于电池产业界的影响,当然了还有一些宣传文章的风格是这个样
可充电铝离子电池由于低成本、高安全性、铝金属负极的高容量等优点,在新一代能源系统中颇具前景。充电5分钟,通话2小时的广告,对铝离子电池来说,不过是小菜一碟。图1.超快速充电的铝离子电池问题在于:铝离子电池正极材料容量较低,而且使用寿命短、比率放电能力不强,是铝离子电池实现商业化的重要
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队在低成本、高效储能电池研究方面取得新进展。相关研究成果Carbon-CoatedPorousAluminumFoilAnodeforHigh-Rate,Long-TermCyclingStabilityandHighEnergyDensityDual-IonBatteries(《基于碳包覆多孔铝箔负极的高倍
传统的锂离子电池工作原理是在充电的过程中Li+从正极脱出,经过电解液扩散到负极,并嵌入到负极的层状结构中。在放电的时候,Li从负极脱出,经过电解液,重新嵌入到正极结构之中。在整个锂离子电池工作的过程中实际上只有Li在正负极之间流动,并携带电荷,因此这是一种单离子电池。石墨材料是目前常见
斯坦福大学的科学家们发明了第一批快速充电、更持久且更廉价的高性能铝电池。研究人员表示这一最新科技提供了现在普遍使用的很多商业电池的更安全替代品。我们研发了一种可充电的铝电池,它可以取代现有的存储设备,例如对环境有害的碱性电池,或者有着火风险的锂离子电池。斯坦福大学化学教授戴宏杰(H
近日,来自斯坦福大学的探究人员公布了一种储能技术:可以在一分钟内完成充放电的超常性能新型铝离子电池。但惊人的充放电速度还不是这个电池的唯一突破,它还是首款可以给普通用电器提供足够工作电压并能持续充电数百次的铝质电池。换句话说,这是首个真正能用的铝离子电池。但这种电池也不是没有缺陷
由中国电池工业协会锂电池应用专业委员会、广东省电源行业协会和振威展览集团联合主办的第三届上海国际充电站(桩)技术设备展览会、第七届中国(上海)国际锂电工业展览会、第六届中国(上海)国际超级电容器产业展览会于8月26日在上海新国际博览中心开幕。世界首款铝离子电池产品在本次展会上首次亮相。据
2015年4月,深圳博磊达新能源科技有限公司与铝离子电池发明及相关专利持有方美国斯坦福大学及相关团队签署了铝离子电池合作协议,双方通过此次协议的签署,在未来电容电池技术领域建立长期的合作。博磊达将持续加大对铝离子电池的工艺开发工作,使铝离子电池的生产与公司的全自动化生产线做到无缝对接
北极星储能网获悉,黑龙江鹤岗萝北县日前召开鹤岗市“不忘初心、牢记使命”庆祝新中国成立70周年主题系列新闻发布会,县委书记表示将打造全国最大的天然石墨材料生产基地,积极打造石墨产业可再生能源示范区,谋划建设600兆瓦风电项目,并同步推进储能电站、生物质发电、燃煤自备电厂等配套设施,用绿
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编者按:石墨的提纯是制备所有石墨材料的基础,是石墨材料发展的共性问题。本文简介了石墨资源特征,主要从浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等方面详细介绍了石墨提纯工艺的技术现状,展望了石墨提纯的发展方向。石墨是一种重要的资源性非金属矿物,石墨具有良好的抗腐蚀、抗辐射、导电、
近日,十二五国家科技支撑计划高纯石墨材料开发及其典型应用(2013BAE04B00)项目在北京通过验收。验收专家组按照《国家科技支撑计划管理办法》等有关规定,听取了项目负责人对项目执行情况的汇报,审查了相关材料,经质询和讨论,验收专家组认为该项目完成了规定的主要任务和指标,同意通过验收。该项目
国家针对新能源汽车的大力补贴政策极大的刺激了新能源汽车产业的发展,截至目前国家财政针对新能源汽车补贴高达500亿元,巨大的蛋糕吸引了大量的厂家加入到电动汽车产业大军,虽然爆出了骗补丑闻,但是国家仍然不遗余力地支持新能源汽车产业的发展,在众多利好的刺激下,锂离子电池厂家纷纷布局动力电
石墨类材料(例如人造石墨,天然石墨,中间相碳微球等)容量已经接近其理论极限(372mAh/g),随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高,石墨负极被淘汰的命运已经无法避免,先是硅基负极,锡基负极的崛起,现在又蹦出一个MoS2,石墨材料被轮番吊打,MoS2相比于硅负极,锡负极,只是一个小辈,但是说起
废旧轮胎可以回收再生电池,感觉这两样东西有点儿挨不着,不过在RSC Advances期刊上发表的一篇有关电化学的专业论文就显示了废旧轮胎回收再生电池阳极材料的可能性。这篇论文的研究显示从废旧轮胎收集原材料制造的碳素阳极在经历过100次充放电循环后,依然拥有接近390毫安时/克的可逆电容量,该数据要
近期,锂电负极材料方面的发展备受瞩目,基于此,记者专访了深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司旗下子公司山西贝特瑞新能源科技有限公司(以下简称山西贝特瑞)的副总经理、总工程师蒋新良先生以及副总经理龚军先生,了解了目前公司发展的概况以及2015年山西贝特瑞对负极材料市场的预期。公司发展概况山
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北极星储能网讯,近日,有投资者在互动问答平台询问海科新源子公司湖北宜昌占地1010亩投资105亿生产电解溶剂及添加剂等;是否已经投产?就目前进度能够为公司带来多少产能?海科新源回复:湖北25万吨电解液溶剂项目已建成投产,目前装置正常运行,1.27万吨添加剂项目正在建设中。
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