斯坦福大學(xué)研究人員已經(jīng)發(fā)明了一種高性能鋁電池，這種電池能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，且使用時(shí)間長，成本低。研究人員表示，這種新電池能夠成為目前所廣泛使用的鋰電池安全替代品。
　　“我們已經(jīng)開發(fā)出了一種可充電鋁電池，它能夠替代目前正在使用的堿性蓄電池和鋰離子電池，堿性蓄電池會(huì)給環(huán)境造成一定破壞，而鋰離子電池有時(shí)會(huì)發(fā)生突然起火事故。”斯坦福大學(xué)化學(xué)教授Hongjie Dai表示，“我們開發(fā)出的新電池即便是你鑿穿它，也不會(huì)著火。”
　　成本低+安全
　　鋁是制造電池的一種天然材質(zhì)，主要是因?yàn)樗某杀镜停灰兹紵?，且?chǔ)能量高。在過去十幾年時(shí)間，研究人員曾嘗試開發(fā)一種商用鋁離子電池，但是都未成功，其中最大的挑戰(zhàn)就是很難找到一種能夠在經(jīng)過了反復(fù)充電、放電周期后，還能提供充足電壓的材質(zhì)。
　　一塊鋁電池包含兩個(gè)電極：由鋁離子組成的帶負(fù)電荷的陽極和陰極。“人們?cè)鴩L試為電池陰極提供很多種不同材質(zhì)。我們偶然發(fā)現(xiàn)，一個(gè)很簡單的解決方案就是使用石墨，它的基本構(gòu)成就是碳。在我們的研究中，我們確認(rèn)了幾種類型的石墨物質(zhì)，它們的表現(xiàn)都很不錯(cuò)。”
　　在測試電池中，斯坦福研究團(tuán)隊(duì)在電池中放置了鋁陽極和石墨陰極，并在柔性聚合物加入了離子液體電解質(zhì)(ionic liquid electrolyte)。
　　“電解質(zhì)從本質(zhì)上講就是鹽，只不過在常溫條件下以液體狀況存在，因此十分安全。”斯坦福研究人員Ming Gong表示。
　　充滿電僅需1分鐘
　　“相比目前應(yīng)用在筆記本和手機(jī)上的鋰離子電池，鋁電池更加的安全。”Hongjie Dai表示。鋰離子電池存在火災(zāi)隱患，比如，最近美國聯(lián)合航空公司、達(dá)美航空公司做出決定，禁止在乘坐乘客飛機(jī)上大量運(yùn)輸鋰離子電池。
　　“在我們的研究中，我們展示了一段視頻：即便是你鑿穿鋁電池，它仍舊會(huì)繼續(xù)工作一會(huì)，且不會(huì)著火。”Dai表示，“但是如果鋰離子使用不當(dāng)，會(huì)在空氣中，汽車?yán)?，或者口袋里發(fā)生著火。除了安全方面，我們還在鋁電池性能方面取得了重要突破。”
　　比如，超快速充電。智能手機(jī)用戶都知道，我們需要數(shù)小時(shí)間才能將一塊鋰離子電池充滿電。但是，斯坦福團(tuán)隊(duì)表示，他們所開發(fā)的鋁電池充滿電的時(shí)間僅需要1分鐘。
　　電池壽命也是一個(gè)重要因素。其他科研實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出的鋁電池在經(jīng)過了僅100次充電、放電周期后，就沒法使用了。但是斯坦福研究人員開發(fā)的鋁電池能夠持續(xù)超過7500次充電、放電周期，且不損電池蓄電能力。“這是第一款能夠達(dá)到數(shù)千次充電、放電周期的超快速充電鋁電池。”Dai 表示。
　　與之相對(duì)比的是，一塊常見鋰離子電池的充電周期大約在1000次左右。
　　“鋁電池的另一個(gè)重要特點(diǎn)就是可彎曲性，你可以將其完全、折疊，因此這類電池可以應(yīng)用在柔性電子設(shè)備中。并且，相比較鋰金屬，鋁的成本更低。”Gong表示。
　　其他應(yīng)用
　　Dai表示，除了小型電子設(shè)備之外，鋁電池還可以用來存儲(chǔ)輸電網(wǎng)絡(luò)上的可再生能量。
　　“輸電網(wǎng)絡(luò)需要一種壽命更長的電池，并且可以快速的儲(chǔ)存、釋放電能。”他解釋道，“我們還未發(fā)表的最新數(shù)據(jù)顯示，一塊鋁電池可以充電上萬次，很難想象一塊鋰離子能夠做到這一點(diǎn)。”
　　Dai表示，鋁電池技術(shù)同時(shí)也是一種環(huán)保解決方案，能夠替代一次性堿性電池。他表示，"現(xiàn)在，很多消費(fèi)者使用的是1.5 V電壓 AA和AAA 電池，我們的可充電鋁電池能夠產(chǎn)生大約2V的電壓，這一數(shù)字高于其他鋁電池。但是，鋁電池還需要做進(jìn)一步的改進(jìn)才能達(dá)到了鋰離子電池電壓。”
　　"我們的電池產(chǎn)生的電壓是普通鋰離子電池的一半，但是通過改進(jìn)電池陰極材質(zhì)，最終會(huì)提升電池電壓和能量密度。另外，我們所開發(fā)的鋁電池還擁有一些獨(dú)一無二的優(yōu)勢:成本低，安全，充電速度快，柔性，生命周期長等。”Dai表示表示。