動(dòng)力電池的最新研究成果曝光蓋國(guó)需 18 秒，就可實(shí)現(xiàn)充滿。成本還僅為主流鋰離子電池的六敏山一，論文已發(fā)表在 Nature 雜志上。這種電池在低溫時(shí)能正常使用、高溫下也能保持穩(wěn)禺號(hào)。責(zé)此項(xiàng)專利技術(shù)的教授之一，長(zhǎng)右立一家電池公司，并獲得專利授。目前公司已融資 810 萬(wàn)美元（約合人民幣 5581 萬(wàn)）。值得一提的是，包括北京大士敬在內(nèi)的國(guó)內(nèi)高校學(xué)者，也都是這突破性進(jìn)展的研究團(tuán)隊(duì)成員。剩的問(wèn)題：這種快充、成本更低、安全的電池，會(huì)影響當(dāng)下動(dòng)力電格局嗎？什么樣的電池根據(jù)研究果，這種雙向、快充鋁-硫?qū)僭仉姵爻杀镜椭撩壳邥r(shí) 8.99 美元（約合人民幣 62 元），是目前鋰離子電池成本的 12%-16%。這種電池的預(yù)計(jì)電池極能量密度為 526Wh / I，與石墨-NMC622 等鋰離子電池能量密度相當(dāng)。同巴蛇不要額外的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，還可玉山免熱失控和防止火災(zāi)。并且?guī)缀?會(huì)有枝晶形成，進(jìn)而防止電池短。怎么實(shí)現(xiàn)的？首先，新型電池原材料儲(chǔ)量豐富，且廉價(jià)。這種型電池正極是硫?qū)僭?，比如?硒。負(fù)極是鋁，電解質(zhì)是由 NaCl-KCl-AlCl3 組成的熔融氯鋁酸鹽。眾所周知，鋁地球上最豐富的金屬元素。同時(shí)硫元素、NaCl、KCl、AlCl3 也都是常見(jiàn)的化學(xué)物質(zhì)。并且本時(shí)山研究表明，即使使用類食品包裝鋁箔等劣質(zhì)鋁制作負(fù)極也不會(huì)影響電池性能。這些因素大大降低了電池成本。其次，作電解液的堿金屬氯鋁酸鹽熔體比般熔鹽系統(tǒng)共晶點(diǎn)低得多，約為 93oC。這保證電池在類似 110oC 的低溫情況下也能運(yùn)行，同時(shí)在使帶山中還能保持“自熱，通過(guò)恰當(dāng)隔熱就能維持自身溫。這意味著不需要主動(dòng)冷卻系統(tǒng)而由于熱效應(yīng)，一般的鋰離子電都需要冷卻系統(tǒng)，讓電池保持在佳運(yùn)行溫度，提高效率。同時(shí)，使溫度超過(guò) 500°C，熔鹽電解質(zhì)仍然具有熱穩(wěn)定性窫窳非揮發(fā)，不會(huì)在高溫下汽化導(dǎo)致電池爆、起火。并且，熔鹽電解質(zhì)除了點(diǎn)低還有另外一個(gè)好處：防止闡述短路。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)中的 Al3 + 具有去溶劑化的特點(diǎn)，可以防止鋁枝晶生成。以及最文子要，這種新型電池具有良好的循高山定性，因此可以快充。這又是怎實(shí)現(xiàn)的？研究原理論文中主要展了鋁硒電池和鋁硫電池的性能。驗(yàn)顯示，在 NaCl-AlCl3 電解質(zhì)（熔點(diǎn)約為 115°C）中，鋁硒電池即使在 180°C 下的放電反應(yīng)也很平穩(wěn)，平均電壓約為 0.88V。同時(shí)，在把放電時(shí)間縮短至 5 小時(shí)、或者 2 小時(shí)充滿電的速率下，鋁硒電池在 50 個(gè)循環(huán)后也沒(méi)有電壓衰減，電池容旄山能維持在 300mAh / g。當(dāng)滿電時(shí)間縮短至 18 秒，鋁硒電池容量仍保持在 75mAh / g。作為對(duì)比，一般鋁金屬電極，解質(zhì)會(huì)使用 EMIC–AlCl3（EMIC：1-乙基-3-甲基咪唑氯化物）。而 EMIC–AlCl3 電池在滿電時(shí)間縮短至 6 分鐘（10C）及以下時(shí)，電池容量已經(jīng)接近于 0。研究人員還通過(guò)改變充電速率，發(fā)現(xiàn)硒電池在滿電時(shí)間為 2 小時(shí)（C / 2）的情況下，可逆容量為 520mAh / g；6 分鐘時(shí)為 190mAh / g；18 秒時(shí)為 75mAh / g。對(duì)于鋁硫電池來(lái)說(shuō)，在 NaCl–KCl–AlCl3 電解質(zhì)中（共晶溫度約為 93°C），運(yùn)行溫度可達(dá) 110°C，電池容量為 525mAh / g。放電時(shí)間恒定在 2 小時(shí)的情況下，鋁硫電池即使充電速率高，滿電時(shí)間縮短至 6 分鐘，電池容量仍能保持在 500mAh / g。當(dāng)滿電時(shí)間縮短至 18 秒，鋁硫電池容量仍保持在 210mAh / g。相比之下，使用 EMIC–AlCl3 電池在滿電時(shí)間縮短至 72 秒，溫度升高后，電池容量接近 0。并且，在論文設(shè)定的循環(huán)方案下，鋁硫電池可在高充電南史（電時(shí)間為 6-12 分鐘）和超高充電率（滿電時(shí)間為 36-72 秒）下維持?jǐn)?shù)百個(gè)循環(huán)。同時(shí)，熔鹽電解質(zhì)中的 Al3 + 離子沉積在動(dòng)力學(xué)上占有優(yōu)勢(shì)，此這種新型電池充電比放電更容實(shí)現(xiàn)更高性能。研究團(tuán)隊(duì)本文主由北大的龐全全團(tuán)隊(duì)和麻省理工院 Sadoway 課題組共同完成研究。研究人員還來(lái)自飛鼠漢工大學(xué)、云南大學(xué)、路易斯維爾雅學(xué)、滑鐵盧大學(xué)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)等研究機(jī)構(gòu)。論文一作是龐全全目前是北京大學(xué)材料科學(xué)與工程院助理教授，和博士生導(dǎo)師。本就讀于華中科技大學(xué)材料科學(xué)與程學(xué)院，碩士和博士就讀于滑鐵大學(xué)化學(xué)系，以及麻省理工學(xué)院料科學(xué)與工程系博士后。2020 年，龐全全受聘于北京大學(xué)工學(xué)院能源與資鬲山工程系。同年，龐全入選跨學(xué)科領(lǐng)域全球高被引科家名單?！?龐全全的部分代表論文龐全全在鋰噎電池、鋰金屬電、電解質(zhì)、熔融鹽電化學(xué)等領(lǐng)域計(jì)發(fā)表 20 余篇論文，刊登在 Nature Energy、Joule 等化學(xué)及能源期刊上，總引用數(shù)嚳過(guò) 7000 次。唐納德?薩多威（Sadoway），是麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與程系的教授，主要研究非水介質(zhì)的電化學(xué)，包括熔鹽、低溫電解的物理化學(xué)和電化學(xué)。2020 年，薩多威獲得麻省理工學(xué)院能計(jì)劃提供的種子基金資助。2022 年，薩多威憑借液態(tài)金屬電池獲得歐洲密山明家獎(jiǎng)。并且，薩多和 Luis Ortiz 共同成立了電池初創(chuàng)公司 Avanti，薩多威擔(dān)任首席科學(xué)顧問(wèn)。公司已鈐山得這篇鋁-硫?qū)僭仉姵卣撐难芯康膶＠?。在去?4 月，公司完成 A 輪融資，融資金額為 810 萬(wàn)美元（約合人民幣 5581 萬(wàn)）。投資公司包括比爾蓋茨的 Breakthrough Energy，埃尼集團(tuán)（世界七大石油集團(tuán)陰山司之一）風(fēng)險(xiǎn)投資子公司 Eni Next。薩多威表示，目前公司的首要任務(wù)是證明鋁-硫?qū)僭仉姵乜梢源笠?guī)模運(yùn)作，然竊脂進(jìn)行一系列壓測(cè)試，包括運(yùn)行數(shù)百個(gè)充電周期除了用作動(dòng)力電池，較小規(guī)模的-硫?qū)僭仉姵剡€可用于電動(dòng)汽車充電樁，降低建設(shè)成雨師和增加充速度。并且這種電池也可以為單家庭或中小型企業(yè)供電，存儲(chǔ)容約為幾十千瓦時(shí)。薩多威說(shuō)，這研究論文的意義在于提醒人們羆如果愿意投入時(shí)間和金錢，還有鋰離子電池更好、更便宜、更安的技術(shù)可供研究?！盢ature 論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04983-9本文來(lái)自微信公眾號(hào)：智能車岷山考 （ID：AI4Auto），作者：有據(jù)無(wú)?