科研人員打造全新鋁空氣電池:能大幅增加持續使用時間

2020-11-26 cnBeta

據外媒報導,可充電鋰離子電池的功率密度正以每年8%左右的速度增長,如果繼續以這樣的速度下去,那麼大約10年後,它們將接近汽油的密度。另一方面,鋁-空氣電池幾乎可以和汽油相媲美,而且它比鋰離子電池更輕、更便宜。不過它存在一個大問題,那就是腐蝕。

不過一個新的研究小組聲稱已經找到解決辦法。根據他們發表在《科學》上的研究論文顯示,如果不使用鋰離子電池一個月,那麼它們會損失5%的電量,而鋁-空氣電池由於鋁遭到腐蝕的關係,一個月內會損失掉80%的電量。然而這些研究人員打造的鋁-空氣電池在一個月內卻只損失了0.02%的電量,這簡直是千倍以上的改進。

據悉,

標準電池中含有液體電解質,它位於陽極和陰極之間的,當離子從陽極跑到到陰極時,它通過收集釋放的電子來產生能量。在鋁-空氣電池中,陽極是鋁,陰極是空氣。由於電池可以從周圍環境中獲取空氣,而鋁儲量豐富、重量輕且價格便宜,所以這種電池很有可能會成為未來的電池技術。

然而不幸的是,一旦當鋁和電解液混合在一起的時候,後者就會開始腐蝕前者。如果使用非腐蝕性電解液則會大大降低電池的性能,一旦電池重新進入待機狀態,就無法提取電解液,因為鋁是親水的。對此,研究人員提出了用油衝洗電解液的解決方案。

研究人員在電池的陽極和陰極之間設置了一層薄膜,當電池使用的是兩遍都充滿電解液。一旦電池進入待機狀態,最靠近鋁的一側則會被油衝洗掉,此時,油起到了保護鋁的作用。當需要再次使用電池的時候,電解液將取代油。由於鋁在水裡會排斥油,所以此時不會有油留在水裡邊。

為了在測試半現實條件下測試這些電池,研究人員先是使用了一小部分的電量,然後讓它靜止一兩天時間,然後再重複上面的步驟。而這與電動汽車在城市可能需要做的事情類似。最終,他們研發的電池持續使用了24天時間,比傳統的鋁-空氣電池多了8倍。

這是否意味著在未來幾年內鋁-空氣電池會取代鋰電池呢?答案是不會。因為給電池充電仍有著一些待解的複雜問題,所以前幾代可能是無法充電或只能進行幾次的充電。

儘管如此,鋁-空氣電池可以像混動車的汽車一樣作為一種增程手段,或在駕駛者忘記給主電池充電的時候使用。一位研究人員表示,鋁-空氣電池在市場上擁有很大的潛力,「你可以在用了它之後然後把車停在車道一個月時間,當回來之後仍可以期待著它擁有著一塊可以用的電池...我真的認為在電池使用上這是一個遊戲改變者。」

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