中科院寧波材料所用石墨烯研製千瓦級鋁空氣電池—新聞—科學網

2020-12-05 科學網

 

本報訊 日前，中科院寧波材料所成功研製出基於石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發電系統，該電池系統能量密度高達510Wh/kg、容量20kWh、輸出功率1000W。

為了滿足不斷發展的智能電網、移動通訊、電動汽車和應急救災的需要，迫切需要開發能量高、成本低、體積小、壽命長的新型化學電源。傳統通訊基站一般採用大容量鉛酸蓄電池配合柴油發電機作為備用電源系統，目前在用鉛酸蓄電池高達1000多萬組，體積和質量均較大，使用壽命較短。金屬空氣電池是一種將金屬材料的化學能直接轉化為電能的化學電源。金屬空氣電池具有比能量密度高、儲存時間久、備用時間長及適配溫度範圍寬等優點，是替代通訊基站鉛酸備用電源的優異備選。此外，金屬空氣電池能量密度高達800Wh/kg，是當前商業化鋰離子動力電池的4倍以上，在電動汽車增程器應用方面也同樣具有誘人的市場前景。

然而，金屬空氣電池產業發展仍然面臨諸多技術瓶頸，影響了其應用推廣。自2013年，寧波材料所動力鋰電池工程實驗室部署了金屬空氣電池研究，研究團隊在石墨烯複合催化劑、新結構空氣陰極、金屬陽極合金化、單電池製備工藝等多方面取得了一系列進展，其中採用石墨烯複合錳基氧化物催化劑以及新型石墨烯基高效空氣陰極將單體電池功率密度提高了25%，大幅度提升金屬空氣電池綜合性能。

研究團隊在電池設計及系統集成技術方面也進行了深入研究。在2015年成功研製出能量密度400Wh/kg、容量3 kWh、輸出功率300W的鎂空氣電池發電系統。

通過實際演示顯示，最新研製的電池系統可同時為一臺電視機、一臺電腦、一臺電風扇以及10個60W照明燈泡供電。據悉，研究團隊正在積極設計開發用於通訊基站備用電源和電動汽車增程器的5kW級大功率鋁空氣電池系統。目前，該研究團隊已具備了關鍵材料與部件、單體電池、模塊化電池堆的小試製備能力，將在近期內推動金屬空氣電池產業化。（蘇合香）

《中國科學報》 (2017-06-12 第5版 創新周刊)

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