中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)日前報(bào)告說，他們開發(fā)的一種新型鋁-石墨二元離子電池具有環(huán)境友好、低成本等特點(diǎn)，能克服傳統(tǒng)鋰離子電池的一些局限，在電子設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

　　這項(xiàng)發(fā)表在新一期德國學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)能源材料》上的研究說，新型鋁-石墨二元離子電池的電極材料是低成本、對環(huán)境無污染的鋁和石墨，電解液則由傳統(tǒng)的鋰鹽和碳酸鹽溶劑組成。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，這種新型電池的重量、體積和材料成本顯著減低，但能量密度(即單位體積內(nèi)包含的能量)卻提高不少。

　　由于電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等行業(yè)的帶動(dòng)，近年全球電池需求量持續(xù)上漲。依據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)弗里多尼亞集團(tuán)的數(shù)據(jù)，未來全球電池需求量繼續(xù)以每年7.7%的速度增長，到2019年其市場規(guī)模總額將達(dá)1200億美元。

　　鋰離子電池是目前最主流的電池類型，因?yàn)槠潆姌O中一般含有鎳、鈷等重金屬元素，廢舊鋰電池進(jìn)入環(huán)境會(huì)造成重金屬污染。此外，鋰電池發(fā)展也面臨比功率(即電池輸出功率與電池的質(zhì)量之比)、能量密度等參數(shù)即將達(dá)到極限等技術(shù)瓶頸。

　　領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員唐永炳說，與傳統(tǒng)鋰電池相比，這種新型電池的產(chǎn)品成本可降低約50%，比功率能增至傳統(tǒng)鋰電池的1.3到2.0倍，能量密度可提高到傳統(tǒng)鋰電池的1.6至2.8倍，具有明顯優(yōu)勢。

　　唐永炳介紹說，新型鋁-石墨二元離子電池的工作機(jī)制是“離子嵌入”和“形成合金”同時(shí)發(fā)生的二元過程。充電時(shí)，電解液中的陰離子嵌入石墨制成的陰極，而鋰離子作為陽離子會(huì)沉積到由鋁制成的陽極上，形成鋁鋰合金。放電過程則與此相反。由于電池中的鋁電極同時(shí)充當(dāng)陽極和集流體(匯集電池中活性物質(zhì)所生成電流的基體金屬)，可顯著提高電池的比功率和能量密度。

　　研究人員表示，這種新型電池在電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等設(shè)備上具有廣闊的應(yīng)用前景，進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)后將有助提高上述設(shè)備的性能。