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佐治亚理工学院使用铝箔制造电池 可提高能量密度和稳定性
小财2023-08-12【领航】87220人已围观
目前，下一代长续航车辆和电动飞机开始进入市场，人们正在加紧寻找更安全、成本更低、更强大、性能优于锂离子电池的电池系统。据外媒报道，佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的研究人员使用铝箔制造能量密度更高、稳定性更高的电池。这种新电池系统可以延长电动汽车的单次充电续航，而且制造成本更低，同时具有环保性。
（图片来源：佐治亚理工学院）
此项研究由该校乔治·W·伍德拉夫机械工程学院（George W. Woodruff School of Mechanical Engineering）和材料科学与工程学院（School of Materials Science and Engineering）副教授Matthew McDowell负责。
用铝制造电池的想法并不新鲜。研究人员在20世纪70年代探索铝电池的潜力，但效果并不好。当用于传统的锂离子电池，由于锂离子在材料中出入时膨胀和收缩，铝在数个充放电循环内就会断裂和失效。因此，开发人员得出结论，铝不是一种可行的电池材料。
现在，固态电池进入人们的视野。与采用易燃材料的锂离子电池不同，固态电池采用不易燃的固体材料，有望提高安全性。如本研究所示，固态电池还可以集成新型高性能活性材料。该项目始于佐治亚理工学院（Georgia Tech）团队与全球领先铝制造和回收商诺贝丽斯（Novelis）之间的合作，是佐治亚理工学院诺贝丽斯创新中心（Novelis Innovation Hub at Georgia Tech）的一部分。
该研究团队发现，将铝用作电池负极材料，具有能源、成本和制造方面的优势。但是，在电池测试过程中，纯铝箔很快就会失效。该团队采取不同的方法，没有在铝箔中使用纯铝，而是添加了少量其他材料，以制造具有特定“微观结构”或不同材料排列的铝箔。研究人员测试了100多种不同的材料，以了解它们在电池中的表现。McDowell实验室的博士生Yuhgene Liu表示：“为了开发铝电池负极，需要结合一种材料来解决基本问题。与传统的锂离子电池相比，在固态电池中新型铝箔负极表现出明显更高的性能和稳定性。”
该团队观察到，铝负极比传统负极材料储存的锂更多，因此可以储存更多的能量。最终，研究人员创造出了高能量密度电池，其性能有望超过锂离子电池。McDowell表示：“铝负极可以提高性能，而且极具成本效益。最重要的是，当直接使用箔片作为电池组件，实际上可以省去通常生产电池材料所需的许多制造步骤。”
这为开发更强大的电池技术奠定了基础。Liu表示：“此次铝箔负极研究初步取得成功，为发现其他潜在的电池材料提供了新的方向。这有望为构想更节能、更具成本效益的电池结构开辟道路。”
目前，该团队致力于扩大电池尺寸，以了解尺寸如何影响铝的行为。另外，该团队也在积极探索其他材料和微结构，其目标是为电池系统创造超低成本箔。
