新型鋁—石墨烯電池，為取代鋰電池而出現(xiàn)；距離商業(yè)量產(chǎn)仍有距離

近日，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系研制出的新型鋁—石墨烯電池，這種電池不僅能夠克服溫度、等問題，高效的充電性能，可以實(shí)現(xiàn)“充電5秒通話兩小時(shí)”。

研究團(tuán)隊(duì)成員告訴新京報(bào)記者，目前這一新型電池的研發(fā)仍在實(shí)驗(yàn)室階段，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的量產(chǎn)，仍然需要攻克多個(gè)技術(shù)難題，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。

每天充電10次也可使用70年

新型鋁—石墨烯電池正極是石墨烯薄膜，負(fù)極是金屬鋁，只要把兩片“薄膜”串聯(lián)在一起，就能點(diǎn)亮一組LED燈。

按照研發(fā)團(tuán)隊(duì)的說法，新型鋁—石墨烯電池，是為取代現(xiàn)行鋰電池而出現(xiàn)。

作為智能手機(jī)應(yīng)用最多的電池，鋰電池有諸多難以解決的缺點(diǎn)，除了在低溫、高溫條件下效能不穩(wěn)定外，鋰電池壽命有限，常常在使用一兩年后，續(xù)航能力大打折扣。

實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，新型鋁-石墨烯電池可在-40℃到120℃環(huán)境中工作。在-30℃的環(huán)境中，可以實(shí)現(xiàn)1000次充放電性能不減，而在100℃的環(huán)境中，可實(shí)現(xiàn)4.5萬次穩(wěn)定循環(huán)。此外，新型電池柔性特征，導(dǎo)致其彎折一萬次，容量仍然可以保持。

如果把一次充電—放電的過程，作為一次循環(huán)，新型鋁—石墨烯電池經(jīng)歷25萬次循環(huán)，仍能保持91%的性能。研究組測(cè)算，如果智能手機(jī)用上這種電池，即便每天充電10次，也能使用近70年。

12月15日，團(tuán)隊(duì)的研究成果，在核心期刊ScienceAdvances發(fā)表。

最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電

2015年，美國(guó)斯坦福大學(xué)戴宏杰課題組發(fā)表論文，提出采用高溫裂解石墨泡沫來制作電池正極，可研發(fā)高效能鋁離子電池。浙江大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，受這一理論啟發(fā)，開始新型電池研制。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員高超教授稱，作為地殼中含量最豐富的金屬元素，鋁廉價(jià)且安全，在電池制備中是一種理想的負(fù)極材料。但是多年來，受制于相匹配的正極材料遲遲不出現(xiàn)，鋁電池的整體性能難以得到發(fā)揮。引入石墨烯后，這一問題迎刃而解。

“這種鋁-石墨烯‘超級(jí)’電池，倍率性能和循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他電池。”高超說，電池的性能，關(guān)鍵取決于電子和離子在正極和負(fù)極之間‘奔跑’的狀態(tài)，因此，電極材料要讓盡可能多的電子和離子“暢通地奔跑”。

按照高超的說法，雖然當(dāng)前一些智能手機(jī)也有快充功能，但看似電池很快充滿了，實(shí)際續(xù)航時(shí)間并不長(zhǎng)。而在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，新型電池最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電，且能量損失輕微。

高超介紹，這樣的數(shù)據(jù)表明，如果未來新型電池應(yīng)用到手機(jī)上，“充電5秒鐘通話2小時(shí)”，可以成為現(xiàn)實(shí)。