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今天，一則湖南大學(xué)教授研發(fā)出鋁離子電池的新聞出現(xiàn)在各大媒體。
在報(bào)道中，稱湖南大學(xué)的教授在著名科學(xué)雜志上發(fā)表論文，研發(fā)出充電快，循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋁離子電池，將會(huì)改變世界云云。有意思的是，同一天，還有一條新聞?wù)f美國(guó)斯坦福大學(xué)也研發(fā)出鋁離子電池，也是快速充電壽命長(zhǎng)，這是怎么回事？到底是誰(shuí)做的？這個(gè)東西靠譜嗎？真的能改變我們的世界嗎？。
到底是誰(shuí)做的？
中國(guó)這邊的新聞是：國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《自然》在線發(fā)表了該校物理與微電子科學(xué)學(xué)院魯兵安副教授等人作為“第一作者”的論文《快速充放電鋁離子電池》。《自然》雜志認(rèn)為該研究成果，首次實(shí)現(xiàn)了可充電鋁離子液體電池，這有望為國(guó)際電池產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性變化。
魯兵安說(shuō)，過(guò)去使用鋰電池的手機(jī)需要1個(gè)小時(shí)才能完成的充電量，鋁電池只需1分鐘即可完成。今后，鋁電池充電1小時(shí)，手機(jī)使用3、4天將不再是假想。
而斯坦福的信息是華人教授HongjieDai和他的同事的這項(xiàng)創(chuàng)新性鋁離子電池研究被發(fā)表在4月6日的期刊《自然》上。
鋁離子電池包含兩個(gè)電極：”一個(gè)由鋁制成的帶負(fù)電陽(yáng)極和一個(gè)帶正電石墨陰極，人們嘗試過(guò)不同的材料用作陰極，”而斯坦福的研究小組意外的發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)單解決辦法便是使用石墨，石墨本質(zhì)上就是碳。一些類型的石墨材料可以產(chǎn)生非常好的特性。”斯坦福研究小組將實(shí)驗(yàn)性的電池安裝了鋁陽(yáng)極和石墨陰極，電解質(zhì)其實(shí)就是室溫下的液態(tài)鹽，因此它非常安全。我們的可充電鋁電池可以產(chǎn)生2伏電壓。這比任何鋁電池可以產(chǎn)生的電壓都要高。”但是我們的電池只能達(dá)到典型鋰電池電壓的一半，如果改進(jìn)陰極材料應(yīng)該可以最終增加電壓和能量密度。這樣的話，我們創(chuàng)造的電池將滿足你設(shè)想的電池的一切特性：不昂貴的電極、安全、高速充電、靈活和較長(zhǎng)壽命。我已經(jīng)看到了這類新電池的雛形，這真是令人興奮。”發(fā)明人戴教授說(shuō)。
這項(xiàng)研究其它研究學(xué)者還包括來(lái)自臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院的訪問(wèn)科學(xué)家林夢(mèng)昌(Meng-ChangLin)、湖南大學(xué)的盧炳安(BinganLu)和博士后學(xué)者吳英鵬(YingpengWu)。其它作者包括斯坦福大學(xué)的王遞延(Di-YanWang)、關(guān)明云(MingyunGuan),邁克爾·安吉爾(MichaelAngell)、陳長(zhǎng)鑫(ChangxinChen)和楊江(JiangYang)；以及臺(tái)灣國(guó)立師范大學(xué)的黃冰喬(Bing-JoeHwang)。這項(xiàng)研究得到了美國(guó)能源部、臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院、斯坦福大學(xué)全球氣候和能源項(xiàng)目、斯坦福普雷科特能源研究所和臺(tái)灣教育部的支持。
對(duì)比兩個(gè)報(bào)道，我們可以看出，這個(gè)項(xiàng)目其實(shí)是美國(guó)能源部等機(jī)構(gòu)提供資源的綜合研究項(xiàng)目，湖南大學(xué)的魯教授只是研究學(xué)者之一。這還是一個(gè)美國(guó)的科研項(xiàng)目，而不是湖南大學(xué)的，國(guó)內(nèi)傳播頗有標(biāo)題黨的嫌疑。
鋁離子電池技術(shù)突破在哪？
其實(shí)鋁電池很早就被人們認(rèn)為有一定發(fā)展前途在進(jìn)行研究，因?yàn)槠淠芰棵芏鹊臐摿艽蟆５堑侥壳盀橹梗X電池還只是被當(dāng)做金屬燃料電池使用，不充電，而是換鋁電極來(lái)補(bǔ)電。前一段什么跑幾百公里的鋁電池汽車說(shuō)的就是這個(gè)東西。
鋁電池不用做充電電池，一方面是循環(huán)壽命差，一方面是充電速度太慢，不實(shí)用。還有一個(gè)致命缺點(diǎn)是電解液里面的鋁離子不穩(wěn)定，很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)危險(xiǎn)。這些弱點(diǎn)讓鋁電池一直沒有實(shí)用化。
而從論文的信息看，斯坦福的這個(gè)項(xiàng)目發(fā)展了一種特殊的石墨負(fù)極材料，能快速充電。新聞中沒明確說(shuō)是石墨烯，但是這幾年已經(jīng)有了很多用石墨烯材料做負(fù)極，改善鋰電池充電速度的新聞，西班牙一家大學(xué)甚至已經(jīng)做到了裝車測(cè)試的地步。
不過(guò)，大部分石墨烯負(fù)極的循環(huán)壽命很短，斯坦福這個(gè)7500次不衰減簡(jiǎn)直就是奇跡。如果數(shù)據(jù)是真的，說(shuō)明在材料上有了突破。此外，斯坦福也找到了一種合適的電解液，能夠保證電池安全，如果戴博士沒說(shuō)謊的話，這種電池要比鋰離子電池還要安全，這是很難得。所以，這個(gè)鋁離子電池實(shí)際上進(jìn)步在材料上，新的負(fù)極和新的電解液制造出來(lái)了性能理想的鋁離子電池。
距離實(shí)用有多遠(yuǎn)？
我們注意到，發(fā)明人也說(shuō)這種電池是雛形，而非成品，這說(shuō)明問(wèn)題還很多。鋁電池本來(lái)理論容量很高，但是發(fā)明者卻說(shuō)要進(jìn)一步增加能量密度，這說(shuō)明至少試驗(yàn)品能量密度是不足的，而鋁電池的功率密度本來(lái)也很差，電壓也不高，這會(huì)限制其使用范圍。雖然循環(huán)次數(shù)喜人，充電速度喜人，但是電量差，功率差，很多地方用不了。譬如電池體積要求高的手機(jī)。
不過(guò)在電動(dòng)車，特別是電動(dòng)公交車上，這種長(zhǎng)壽命快充電的電池還是很有前途的。除了技術(shù)問(wèn)題以外，從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)也需要很長(zhǎng)的過(guò)程，生產(chǎn)線如何建立，品質(zhì)如何控制，新材料如何保持一致性都要解決。
正如發(fā)明者所說(shuō)，現(xiàn)在只是有一個(gè)好的雛形，可能發(fā)展出理想的電池。鋁比鋰便宜的多，石墨也不貴，只要鋁離子電池在能量密度，功率密度等指標(biāo)追平鋰離子電池，靠其他技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)和成本就能完全替代鋰離子電池。那我們的世界真的就被改變了。
目前，鋁離子電池還只是噱頭，而未來(lái)它將是人類新能源的希望。
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