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    日本科学家研发出新型铝电池

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      参考消息网12月23日报道据《日本经济新闻》12月21日报道,日本千叶大学研发出一款用储量丰富的金属铝制造的蓄电池。与锂电池相比,铝电池面临的资源供应风险更低,且在同样的重量条件下,铝电池蓄积的电量可能是锂电池的数倍。虽然延长电池寿命的问题依然有待解决,但这种使用储量丰富的资源生产的电池一旦能投入商用,无疑将成为建立脱碳社会所需的一项重要技术。

    日本科学家研发出新型铝电池

      在电动汽车和智能手机中广泛使用的锂电池,面临如何确保原材料稳定供给的问题。

      蓄电池的工作原理是,存在于正极和负极之间电解液中的离子来回移动以实现充放电。

      一般来说,锂电池会使用钴、锰、镍和锂等金属作为正极、石墨作为负极,电解液则使用溶解有锂的有机溶剂,涉及到的材料都是稀有金属。这就使得人们有必要开发一种几乎没有资源供应风险的全新蓄电池。

      无论从资源储量还是性能方面看,由“多价离子”组成的金属都有望成为新的电池原材料。铝、钙、镁和锌等都可能成为候选金属。这些金属除了储量丰富外,其一个原子还可以携带多个电荷,因此会比仅能携带一个电荷的锂原子具有更高的容量。

      千叶大学教授津田哲哉等人试制的铝离子电池使用硫黄类材料作为正极、铝作为负极。要知道铝是地壳中储量排名第三的元素。

      铝的用途广泛,且价格仅为每千克400日元(约合2.8美元),是作为锂电池正极原材料的镍价格的六分之一。

      一个铝原子可携带3个电荷。如果正极使用硫黄,铝电池单位重量蓄积的电量理论上将达到锂电池的9倍。由于硫黄很难导电,津田教授等人使用了一种与有机高分子复合而成的被称作SPAN的材料。

      在使用SPAN后,硫黄的比例有所降低,由此制成的铝电池尽管储电量下降,但更易导电且电池寿命延长。试制的电池属于实验室使用的小型尺寸,但经证实能够充放电数百次。如果要将其投入商用,还需要放大尺寸。

      据津田教授介绍,铝离子电池还有一个优点就是,“可以实现外皮与电池主体融为一体”。电池外皮通常使用铝,如果将其作为负极使用,还可以缩小电池的体积。

      虽然这种电池在安全性方面还存在一些有待解决的问题,但如果将电池与电动汽车的铝制车身进行整合,未来有可能不再需要独立的电池组。

      一些外国企业也关注到了铝在电池领域的应用。澳大利亚石墨烯制造集团就正在研发铝离子电池,其电池使用石墨作为正极。虽然这种电池单位重量蓄积的电量要少于使用硫黄的电池,但其快速充电能力据说可达锂电池的数十倍。

      日本东北大学助理教授木须一彰领导的一个研究小组正在开发一种使用钙的蓄电池。这款电池正极使用硫黄,负极使用钙,其单位重量可储存的电量理论上能达到锂离子电池的4至5倍。京都大学教授安部武志的实验室则正在开发氟离子电池,其具有与“多价离子”电池类似的特性。(编译/刘林)

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