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新概念通过两倍的能量密度实现了更多的环保电池

时间：2022-03-03 14:25:06 来源：

新概念包括分别由铝和蒽醌基有机材料制成的阳极和阴极。有机阴极材料可以有效地存储铝和氯基电解质中的正电荷载流子，这种溶液中离子可以在电极之间移动。

铝电池的新概念具有高能量密度，是以前版本的两倍，它是由丰富的材料制成的，可以降低生产成本并减少对环境的影响。这个想法具有大规模应用的潜力，包括太阳能和风能的存储。这个想法来自瑞典查尔默斯工业大学和斯洛文尼亚国家化学研究所。

Patrik Johansson说：“我们从新概念中所设想的材料成本和环境影响要比今天所看到的要低得多，从而使其可用于大规模使用，例如太阳能电池公园或风能存储，” ，查尔默斯大学物理系教授。

使用铝电池技术可以提供许多优势，包括较高的理论能量密度，以及已经存在用于制造和回收的成熟行业。与当今的锂离子电池相比，研究人员的新概念可能会显着降低生产成本。

Patrik Johansson说：“我们从新概念中所设想的材料成本和环境影响要比今天所看到的要低得多，从而使其可用于大规模使用，例如太阳能电池公园或风能存储，” ，查尔默斯大学物理系教授。

“此外，我们的新电池概念的能量密度是当今最先进的铝电池的两倍。”

以前的铝电池设计使用铝作为阳极（负极），而石墨作为阴极（正极）。但是石墨提供的能量含量太低，无法制造出具有足够有用性能的电池。

但是，在由Patrik Johansson和Chalmers提出的新概念以及由Robert Dominko领导的卢布尔雅那研究小组的研究中，石墨已被由碳基分子蒽醌制成的有机纳米结构阴极所取代。

“由于新型阴极材料可以使用更合适的电荷载体，因此电池可以更好地利用铝的电势。”现在，我们正在通过寻找更好的电解质来继续这项工作。目前的版本包含氯-我们要消除这种氯。

蒽醌阴极由Jan Bitenc广泛开发，Jan Bitenc以前是斯洛文尼亚国家化学研究所的Chalmers小组的客座研究员。

这种有机分子在阴极材料中的优势在于，它可以存储来自电解质的正电荷载流子，电解质在溶液中离子在电极之间移动，从而可以在电池中实现更高的能量密度。

“由于新型阴极材料可以使用更合适的电荷载体，因此电池可以更好地利用铝的电势。”现在，我们正在通过寻找更好的电解质来继续这项工作。目前的版本包含氯-我们要消除这种氯。查尔默斯研究员尼古拉斯·林达尔（Niklas Lindahl）说，他研究了控制能量存储的内部机制。

到目前为止，还没有商业上可买到的铝电池，即使在研究领域，它们也是相对较新的。问题是铝电池最终能否取代锂离子电池。

“当然，我们希望他们能够。但最重要的是，它们可以互补，确保仅在严格必要的情况下使用锂离子电池。到目前为止，铝电池的能量密度仅为锂离子电池的一半，但我们的长期目标是实现相同的能量密度。仍然需要与电解质相关的工作以及开发更好的充电机制，但是从原理上讲，铝是比锂更好的载流子，因为铝是多价的-这意味着每个离子都会“补偿”多个电子。此外，这些电池具有显着减少对环境有害的潜力。 Patrik Johansson说。

参考：Jan Bitenc，Niklas Lindahl，Alen Vizintin，Muhammad E.Abdelhamid，Robert Dominkoa和Patrik Johansson的“ Al金属阳极‒有机阴极电池的概念和电化学机理”，能源存储材料公司，2019年7月25日，DOI：
10.1016 / j.ensm.2019.07.033

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