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鋁離子電池——能量密度能有多少?

2019-03-07 17:26:28 adman 1958

首先看看作者本人的摘要中對該電池的介紹。

你真敢1.1秒給電池充滿電?拿起科學(xué)手術(shù)刀解剖鋁離子電池

該工作的創(chuàng)新點在于,做了一種新型結(jié)構(gòu)的3高3連續(xù)(3H3C)石墨烯膜正極,其具有高質(zhì)量,取向性和局部通道,這樣可以保證電子、離子傳導(dǎo)以及足夠的活性物質(zhì)質(zhì)量。該正極容量在1.1s充電時的容量為120mAh/g,25萬次循環(huán)后容量保證率為91.7%,在高低溫下工作性能出色,而且具有柔性。

不難看出,該石墨烯-鋁金屬的鋁離子電池的高低溫、柔性、倍率性能很優(yōu) 秀,這當(dāng)然很大程度利益于制備的石墨烯電極。然而摘要是一個突出亮點的地方,突出的成果都會在這里反應(yīng),可是在這里電池的幾個重要的參數(shù)都沒有說:比如體積能量密度、質(zhì)量能量密度。

1)體積能量密度低的話,手機(jī)和汽車這兩個電池zui為重要的領(lǐng)域中想要應(yīng)用基本是沒有希望的——空間非常有限,必須充分利用。而手機(jī)和汽車同樣都在追求長續(xù)航,此時必須要求高的能量密度。

翻到文章第5頁,看到了作者對自己電池性能的介紹:66Wh/kg(質(zhì)量能量密度)。

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首先,66Wh/kg仍然是鋁離子電池典型能量密度范圍值40——65Wh/kg,這個數(shù)據(jù)比鋰離子電池要低很多:磷酸鐵鋰100+Wh/kg,三元的接近200Wh/kg。以鋁離子電池這樣的能量密度在手機(jī)和汽車領(lǐng)域上用,基本也只能對準(zhǔn)混合動力汽車了,而且插混都有點懸,手機(jī)則更難有希望。

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2)更大的問題在于文都沒有提及體積能量密度相關(guān)數(shù)據(jù),考慮到該電池質(zhì)量能量密度不高,使用的材料偏膨松(石墨烯等),其體積能量密度可能也很難達(dá)到三元類鋰電池的1/3。因為該文作者并沒有提到這方面的數(shù)據(jù),因此筆者也只能基于已有數(shù)據(jù)和常識進(jìn)行推斷:體積能量密度數(shù)據(jù)很可能很難看。

在這里再強(qiáng)調(diào)一下體積能量密度的意義:如果造的電池不重,但是體積好大,攜帶裝載也會有很大的問題,尤其是在移動儲能用途中(手機(jī)、汽車)難以實用。而對于體積要求不太嚴(yán)格的固定式儲能,體積龐大的儲能方式可能會更合適,比如液流電池就是典型代表。

實際上,目前鋁離子電池體系很難找到合適的正極材料,釩系化合物的容量和電壓都不好看,石墨烯也只能是從矮子里撥將軍,而電解液(只能用離子液體)等方面的限制也使得鋁離子電池能量密度沒有突破的跡象,因此目前的能量密度性能極大的限制了該技術(shù)的更廣泛應(yīng)用的可能性。


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標(biāo)簽:   石墨烯 離子液體 電池