前一阵子，浙江大学高超教师团队做出了优 秀的工作，即应用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池，兼具柔性功用。工作发表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。
一经推出，就得到了业内普遍的关注和讨论。有不少朋友都在讯问该技术关于电池产业界的影响，大家十分关怀该类电池技术，那正好今天就展开讲讲对铝离子电池的开展应用前景做一个简单的剖析瞻望。
（图1：铝离子电池）
1、铝离子电池——能量密度能有几？
该工作的创新点在于，做了一种新型构造的3高3连续（3H3C）石墨烯膜正极，其具有高质量，取向性和部分通道，这样能够保证电子、离子传导以及足够的活性物质质量。该正极容量在1.1s充电时的容量为120mAh/g，25万次循环后容量保证率为91.7%，在上下温下工作性能出色，而且具有柔性。
不难看出，该石墨烯-
铝金属的铝离子电池的上下温、柔性、倍率性能很优 秀，这当然很大水平利益于制备的石墨烯电极。但是摘要是一个突出亮点的中央，突出的成果都会在这里反响，可是在这里电池的几个重要的参数都没有说：比方体积能量密度、质量能量密度。
1）体积能量密度低的话，手机和汽车这两个电池zui为重要的范畴中想要应用根本是没有希望的——空间十分有限，必需充沛应用。而手机和汽车同样都在追求长续航，此时必需请求高的能量密度。
首先，66Wh/kg依然是铝离子电池典型能量密度范围值40——65Wh/kg，这个数据比锂离子电池要低很多：磷酸铁锂100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以铝离子电池这样的能量密度在手机和汽车范畴上用，根本也只能对准混合动力汽车了，而且插混都有点悬，手机则更难有希望。
2）更大的问题在于全文都没有提及体积能量密度相关数据，思索到该电池质量能量密度不高，运用的材料偏膨松（石墨烯等），其体积能量密度可能也很难到达三元类锂电池的1/3。由于该文作者并没有提到这方面的数据，因而笔者也只能基于已有数据和常识停止推断：体积能量密度数据很可能很难看。
在这里再强调一下体积能量密度的意义：假如造的电池不重，但是体积好大，携带装载也会有很大的问题，特别是在挪动储能用处中（手机、汽车）难以适用。而关于体积请求不太严厉的固定式储能，体积庞大的储能方式可能会更适宜，比方液流电池就是典型代表。
实践上，目前铝离子电池体系很难找到适宜的正极材料，钒系化合物的容量和电压都不美观，石墨烯也只能是从矮子里拨将军，而电解液（只能用离子液体）等方面的限制也使得铝离子电池能量密度没有打破的迹象，因而目前的能量密度性能极大的限制了该技术的更普遍应用的可能性。
（图2：铝离子电池）
2.成本剖析
综合以上两方面性能作者报出的数据，以及剖析能够看出该电池可能更合适功率型场所，关于现有锂离子电池的取代潜力不是太大，对电容的要挟倒是不小，假如本钱能做下来也能够去跟能量密度差不多的铅酸做竞争。
体积能量密度从目前来说无从知晓，方才也说到了假如本钱可以做下来可能也会有一定的潜力。不过该体系用了几个材料：石墨烯、离子液体、铝金属。
石墨烯正极的原料为氧化石墨烯GO，将其涂成定向膜后再复原，zui后再在2850℃条件下处置才干得到终需求的材料，与消费石墨需求的处置温度类似。因而该工艺道路运用的石墨原料-石墨烯电极制备相当于要经过两次2850℃的处置，这肯定会增加关于炉体的请求、耗能方面的需求。
有人可能会问：为什么二次处置石墨烯时不能降低温度？答案简单：石墨烯假如是走的氧化复原道路，材料构造圆满水平会受氧化影响遭受毁坏，温和的复原条件是缺乏以处理问题的，需求高温才干使其有效回复；而假如运用石墨烯用的是其它办法，比方CVD、机械剥离，制备的材料的质量会很高，可能不用高温处置，但是这些办法的量产才能常常十分受限。两难之处就在于此。
另外离子液体确实也是比拟重要的有开展前景的技术。但是关于铝离子电池来说，目前其技术似乎极端依托离子液体，其目前存在粘度大、本钱高等一系列的问题，这极大的加大了铝离子电池的本钱。当然了，假以时日，在科研界和工业界的共同努力下，以后离子液体确实有很大的进步空间，应用前景值得期许。
因而总体来说，相比于如今常见的电池体系：锂电池、铅酸运用的材料都曾经比拟常规，能够做到稳定的量产，这关于（特别是近年来）降低电池本钱起到了相当大的支撑作用。但是关于铝离子电池体系来说，原料产业化、经济适用化的工作，还有相当多的工作要做。
3.你真的敢1.1s给电池充满电么？
实践上这一类文章的槽点是共性的：假如真的要1s充满电，关于一个很小容量的实验室量级的电池自然是能够。而假如是手机电池呢？按10Wh一块1s充满的话，充电功率是36kW，大家回想下本人初中物理学习到的计算发热量的焦耳定律，以及看看本人家电表，然后好好揣摩一下能否可行。
总结
铝离子电池技术确实有本人的特征，但是缺陷也很明显。希望其在将来的开展中可以在能量密度、本钱降落潜力方面完成打破，从而加速其适用化进程。
本文标签：铝离子电池 1秒充满 能量密度 石墨烯 电解液
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