虽然锂离子电池作为领先的储能选择,但铝已经占据了其潜在的低成本,内在安全性和地壳中的丰富感兴趣。

康奈尔大学的研究人员重新设计了电池,使铝更容易集成到电池的电极中。新的铝制布置导致可充电电池提供高达10,000个无差无差无次数的电池。

在之前的电池中使用铝的尝试中,金属与玻璃纤维隔板发生化学反应,玻璃纤维隔板在物理上将阳极和阴极分开,导致电池短路和失效。

康奈尔大学的研究人员转而设计了一种交织碳纤维的衬底,这种衬底与铝形成更强的化学键。传统充电电池中的电极只有二维的,而康奈尔大学开发的这项技术使用了三维或非平面的电极-建筑和创造更深,更一致的铝层。

当电池充电时,铝通过共价键或铝和碳原子之间共享电子对沉积到碳结构中。

“基本上我们使用化学驱动力来促进铝的均匀沉积到架构的孔中,电极更厚,并且具有更快的动力学。”铅作家京旭(肯特)郑,博士表示。'20,谁是马萨诸塞州理工学院的博士后研究员。

林登·阿彻,康奈尔大学教授
林登教授弓箭手

铝阳极电池可以在实际条件下比其他铝可充电电池更可逆地充电并放电一个或多个数量次数。

该团队的论文,”利用界面金属-衬底键合调节大容量铝、锌电池阳极的电沉积形态,“于4月5日发表于自然能源。

康奈尔研究人员由工程教授领导阿切尔林登,一直探索使用低成本材料来创造可充电电池,使能量储存更加实惠。

在以下简短的问答中,Archer阐述了他对铝阳极电池在未来的作用的看法。

金宝搏官网:如果铝是低成本和丰富的,为什么它没有以主流的方式使用?

林登教授弓箭手铝作为金属阳极有很多优势。不仅是地球丰富(实际上是第三个最丰富的元素在地壳)和具有成本效益的,但是是三价的,这意味着减少电池阳极金属的可以存储3电子/ Al,收益率非常高存储容量体积或重量的基础上。

制造使用铝阳极的实用电池的主要障碍是:

1)金属容易形成高电带隙,AL2O3,钝化层,其防止就绪电化学访问 - 在电池充电和放电期间必须反复发生的电镀和汽提反应的可逆性。金博宝app下载金

2)与所有反应金属一样,铝形成循环,苔藓和树突状沉积物,在循环期间从阳极的平面上生长。该过程松散地称为树突生长,导致脆弱的沉积物从物理断裂远离阳极并且从外部电流源处的过程中被称为孤形的过程,或者当外平面外生长导致电池时通过桥接阳极和阴极内部短路。

3)铝离子体积大,三价,在电池中使用的典型液体电解质中形成强溶剂化配合物。这意味着很难找到具有高可逆性的阴极来匹配铝阳极的充电存储容量、成本和寿命。我们的贡献是重要的,因为它解决了所有这三个问题的电池框架,似乎可扩展。

金宝搏官网:您认为铝阳极电池有哪些应用前景?最令人兴奋的可能性是什么?

射手教授:无论在体积还是质量上,铝阳极电池都提供与锂阳极电池相当的存储容量。因此,从理论上讲,在任何锂离子电池的应用中,它们都是下一代存储技术的良好候选者。

当然,铝制电池带来了低成本,充足的供应和对空气中的水分和氧气的敏感性的增加的优点,使制造更加直接。这些特征意味着如果从可再生源(例如风和太阳能)的发电和速度的运输进展的电气电流所需的电力产生,因此可以更容易地在所需的尺度上生产这些电池。

我们的技术翻译计划将专注于电力和网格存储领域的应用,其中成本,寿命和功率至关重要。我相信,如果我们可以创建在这个空间中成功的电池系统,它将在以后创造机会,以解决可能出现在运输部门的电气化的缩放问题,使全球变得更深入的侵入。

一个18650锂离子电池的例子。
一个18650锂离子电池的例子。

金宝搏官网关于这项研究,您和您的团队下一步将做什么?

射手教授:Al阳极的面积容量和寿命在我们最近的论文中报道比之前的报告大10到100倍,所以结果很有希望。然而,本文报道的全电池研究采用相对较小的(mw规模)CR2032硬币和小袋电池模块作为概念验证型演示平台。

下一步是展示更大(WH到KWH)的刻度电池,以保持较小细胞的有益性能和成本特征。这还将需要我们的电极制造工艺的扩大和对电池中使用的离子液体电解质组分的供应链和成本进行详细分析。

金宝搏官网:这种电池的外观如何与传统设计不同?电池挑战了吗?

射手教授在设计更大版本的铝电池时,我们有意以目前标准的圆柱形18650和平面袋式电池为目标。其目标是创建可以部署在现有系统中以接受18650或包的单元。我们希望能够迅速将这些单元送到第三方手中,以便能够在现实世界中对它们进行评估,从而更有效地识别技术中的差距并消除技术中的风险。

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