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锂电不香了？新型电池有望“弯道超车”：充电快、安全还便宜

财联社上海8月26日讯（编辑黄君芝） 随着全球电气化进程不断加速，科学界关于电池的创新可谓层出不穷。近期，麻省理工学院（MIT）的工程师们就开发了一种新型电池，不仅成本较低，而且不易发生故障和火灾，充电速度也很快，可以为家庭或电动汽车迅速供电。

由于自带的高能量密度，锂离子电池在过去几十年里一直占据着这一领域的主导地位。然而，锂正变得越来越稀缺和昂贵，而且锂电的危险性也愈发不容小觑。因此，全球各界正需要更便宜、更安全的替代方案，尤其是在全球向可再生能源和电动汽车过渡的时候。

因此，麻省理工学院的团队希望使用廉价的材料设计了一种新型电池，即铝、硫和盐。这项研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

据悉，经过一番探索和反复试验，科学家们最终决定用铝做一个电极，用硫磺做另一个电极，再用熔化的氯铝酸盐做电解质。这些材料不仅便宜普通，而且不易燃，所以没有火灾或爆炸的风险。

在测试中，该团队证明了这种全新的铝硫电池可以承受数百次充电周期，而且充电速度非常快：在其中的一些实验中，甚至不到一分钟。更有优势的是，这种电池的价格仅为同尺寸锂离子电池的六分之一。

据称，新型电池不仅可以在高达200°C的高温下工作，而且在更热的温度下工作得更好。例如，在110°C的高温下，电池的充电速度比25°C时快25倍。而且，这种电池也不需要任何外部能量来达到这种高温，通常的充放电循环就足以保持它的温度。

此外，科学家们还表示，之所以选择氯铝酸盐作为电解质，是因为其熔点低，但巧合的是，它还带来了另一个关键的“好处”——防止枝晶的形成。枝晶是困扰科学家们多年的一大问题，尤其是在锂离子电池中，枝晶生长会造成电池短路，甚至起火。

该研究团队指出，这种电池设计将最适合几十千瓦时的规模，例如使用可再生能源为个人家庭供电。由于充电速度快，它们还可以作为电动汽车的充电站。研究人员计划大规模商业化这种铝硫电池，其专利已被授权给一家名为Avanti的衍生公司。

科学家研制出新型锂电池，可在5分钟内完成充电，“里程焦虑”有解了！

每经编辑：毕陆名

据科技日报1月24日消息，美国康奈尔大学科学家研制出一款新型锂电池，可在5分钟内完成充电，速度快于市场上其他同类电池，且历经数千次充放电循环后仍能保持性能稳定，有望缓解电动车驾驶员的“里程焦虑”。相关论文发表于最新一期《焦耳》杂志。

锂离子电池是目前最受欢迎的为电动汽车和智能手机供电的方式之一。锂电池重量轻、可靠且相对节能，但它们往往需要数小时才能完成充电，而且缺乏处理大电涌的能力。在最新研究中，科学家们确定了一种独特的铟阳极材料，它可与锂离子电池内的阴极材料有效配对。在此基础上，他们制造出了一种能在5分钟快速完成充电且缓慢放电的电池。

图片来源：视觉中国

研究人员解释说，为设计出最新电池，他们专注于电化学反应动力学，确定铟是一种极具潜力的快速充电材料。铟是软金属，主要用于制造触摸屏显示器和太阳能电池板的氧化铟锡涂层，也被用作低温焊料中铅的替代品。

此项创新的关键在于，使电池阳极处的金属离子自由移动，找到正确的配置，然后才参与电荷存储反应。如此一来，在每个充电周期，电极都处于稳定状态，从而使新电池在数千个充放电周期保持稳定。

近来，我国科学家对锂电池研究也有最新进展。

据中国能源网2023年12月4日报道，2023年11月16日，在第25届中国国际高新技术成果交易会上，一款由中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）最新研发的新型锂离子电池，可经受“冰火两重天”考验，引发业内关注。

深圳先进院副研究员张帆向《中国能源报》记者介绍，团队历时10年研发，现已量产出我国首款宽温域、低成本、长寿命的电芯产品——新型铝基锂离子电池，其最低工作温度可达零下70摄氏度，最高工作温度可达零上80摄氏度。

据了解，受材料限制，传统锂离子电池的充电工作温度在0摄氏度至45摄氏度、放电工作温度在零下20摄氏度至零上60摄氏度。在低温环境中，传统锂离子电池会出现容量衰减、循环寿命缩短、充电困难等问题。而我国幅员辽阔，气温随地域和季节变化较大，传统锂离子电池使用范围容易受到限制。

另据中国科学院化学研究所2023年12月消息，中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室郭玉国课题组，致力于硅基负极材料及其适配的电解质材料的开发工作。近期，该课题组提出了选择性溶解策略，通过控制电解液中的溶剂供体数（DN），实现了对SEI中的低分子量的聚合物和有机锂盐组分的选择性溶解，保留了有较高弹性形变能的氟化锂和聚碳酸酯组分，构筑了具有良好弹性性能的高韧性的SEI。电化学测试结果表明，这一策略有效提升了纯微米硅负极的循环稳定性。该团队通过系统研究具有不同DN值溶剂的电解液中的选择性溶解效应，归纳总结了电解液溶剂DN值与SEI组分之间的构效原理。上述成果为未来适用于高容量和大体积变化电极材料的电解液开发提供了重要指导。

每日经济新闻综合科技日报、中国能源网、中国科学院化学研究所

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