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研究人员大幅降低铝-空气电池的电量流失率

导读: 据外媒报道,《科学》杂志刊登的一篇报道指出,若将锂离子电池闲置不用,等一个月后,将流失5%的电量。

据外媒报道,《科学》杂志刊登的一篇报道指出,若将锂离子电池闲置不用,等一个月后,将流失5%的电量。相较之下,铝-空气电池将流失80%的电量,这要归咎电池铝材的腐蚀。研究人员研发了新款铝-空气电池,在闲置一个月后,该电池仅流失0.02%的电量,性能大幅提升。

标准的电池通常由阴极、阳极及液态电解质构成,当离子从阳极向阴极移动时,可释放电子,产生电量。在铝-空气电池中,阳极是铝,阴极是空气。电池的空气源自于外部环境,而铝的储量很富足、分量轻、价格也便宜,所以铝-空气电池是一项重要的未来电池技术。

然而,不幸的是,液态电解质会对铝材造成腐蚀,该腐蚀始于电池的初次使用。若使用无腐蚀性的电解质则会大幅降低电池的性能。在不使用电池时,可先将电解液提取出来,但若在下次使用时将电解质重新注入电池中,会导致电池无法使用,因为铝具有亲水性(吸水,hydrophilic)。研究人员的新方案是使用油类来冲洗电解质。

新电池在阳极和阴极之间新增了一层薄膜,在注入电解质后,该电池还能双向使用。当电池调节到备用状态时,离铝最近的一侧会被油类冲洗,从而对铝提供保护,防止被水基电解质腐蚀,因为油和水是不相容的。此外,根本无需担心会有油类残余,因为将铝浸没到油中时,两者是相斥的。

为在半真实环境下测试该款电池,研究人员消耗了一小部分电量,然后再将闲置一天到两天,并反复执行该操作。该情况模拟了城市用电动车的实际使用情况,该类车载电池可使用24天,是当前传统型铝-空气电池电量的8倍。

但铝-空气电池能否再未来数年内取代锂离子电池呢?很遗憾,这不太可能。在电池放电方面,目前还有许多复杂的难题待攻克。举个例子,最初的数代电池可能无法进行充电,或充电的次数有限,但或许可用机械臂将该类电池从车辆中提取出来,并在检修站更换新电池,这样就能利用更为复杂的机械方式,换成车载电池的充电和电池更换。

但这并不意味着铝-空气电池不能与锂离子电池共存,就想混动车也能使用汽油一般,铝空气电池可被用于増程版电动车或在用户忘记给电动车充电时,被用作备用电源。据研究人员透露,该类电池的市场潜力巨大。

作者:李文龙

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