在探索新能源材料的征途中,科学家们正积极寻找能够替代锂、钴和镍等稀有金属的方案。铝电池,这一近年来备受瞩目的新兴概念,正逐步展现出其巨大的潜力。据最新研究显示,北京大学的研究团队在铝离子电池领域取得了重大突破。
实验数据显示,这种新型铝离子电池在耐用性方面表现卓越。即使在经历了数千次的充放电循环后,其性能依然稳定如初。相比之下,传统的镍钴锰(NMC)锂离子电池,其设计寿命通常仅限于1000至3000次充放电循环之间。而北京研发的铝离子电池,在高达10,000次的完整充电循环后,电池容量仅下降了约1%。这一数据意味着,若将其应用于电动汽车,理论上在数百万公里的行驶里程内,电池容量几乎不会衰减。
然而,铝离子电池的发展并非一帆风顺。早期,铝离子电池常采用金属铝作为阳极,液态氯化铝作为电解质。但这一组合存在阳极腐蚀和对湿度敏感的问题,严重影响了电池的寿命。为了克服这一难题,北京大学的研究团队,在王伟教授的带领下,成功地将液态电解质固态化。
他们采用了一种低反应活性的氟化铝盐,使铝离子电解质从液态转变为固态。同时,为了防止铝晶体在电极表面堆积,研究人员还在阳极表面涂覆了一层氟乙烯碳酸酯(FEC)。这一创新设计不仅提高了电池的耐久性,还确保了其长寿命特性。
这项研究还揭示了铝离子电池在极端条件下的稳定性。实验结果显示,该电池能够承受高达200°C的高温,以及尖锐物体的反复刺穿,依然保持稳定。这一发现无疑为铝离子电池的广泛应用提供了有力的支持。
除了技术上的突破,铝离子电池的经济性也是其备受关注的原因之一。与锂、钴等稀有金属相比,铝的储量丰富且价格更为低廉。铝的回收过程也相对简单,这进一步提升了电池的可持续性。因此,铝离子电池有望成为磷酸铁锂(LFP)电池的直接竞争对手,特别是在电动汽车领域。
尽管铝离子电池尚未进入商业量产阶段,但其前景已经吸引了众多车企的关注。中国车企比亚迪(BYD)作为磷酸铁锂电池的大规模生产和使用者,也在密切关注着铝离子电池的发展。至于首款搭载铝离子电池的中国电动车何时面世,市场对此充满期待。