新电池设计延长了低成本，轻量级电池的寿命

研究人员证明铝在水下排斥油的能力。由研究人员礼貌

新的电池设计可以大大延长用于电动车辆，离网存储等应用的单用金属电池的保质期。

金属电池是最轻，最紧凑的电池之一，但它们可以产生重大限制：当不使用时，它们迅速降低，因为腐蚀在其金属电极处远离腐蚀。现在，麻省理工学院研究人员已经找到了一种大大减少这种腐蚀的方法，使得这种电池可以拥有更长的架子。

虽然典型的可充电锂离子电池仅在一个月的储存后失去了大约5％的费用，但对于许多应用来说，它们太昂贵，笨重或沉重。初级（非称为）铝 - 空气电池昂贵且更紧凑，轻便，但它们每月可以减掉80％的费用。

麻省理工学院设计通过在铝电极和电解质之间引入铝电极和电解液之间的流体来克服铝 - 空气电池的腐蚀问题 - 当电池处于待机状态时，在铝的两个电池电极之间的流体之间。在使用电池后，油迅速泵送并用电解质替换。结果，能量损失为每月仅为0.02％ - 超过千元改善。

目前在中国科学学报上报道了这一调查结果，由前麻省理工学院毕业生BrandonJ.Hopkins'18，W.M。凯克能源教授杨少号，与机械工程教授Douglas P. Hart。

照片显示由研究团队建造的概念证明电池，以展示其系统如何在实践中工作。电池持续到24天的使用和待机循环，相比只有三天的可比较电池，没有新的保护系统到位。由研究人员礼貌

虽然已经使用其他几种方法来延长金属电池的保质期（可以使用其他金属，例如钠，锂，镁，锌或铁），但这些方法可以牺牲性能霍普金斯说。大多数其他方法涉及用不同较少的腐蚀性化学品替代电解质，但这些替代方案大大降低了电池功率。

其他方法涉及在使用前储存和重新泵送液体电解液。这些方法仍然可以实现显着的腐蚀，并且可以在电池组中堵塞管道系统。因为铝是亲水性的（吸水）即使在电解质中排出包装之后，剩余的电解质也将粘附到铝电极表面上。“电池具有复杂的结构，因此电解质有许多角落被捕获，”这导致普通的腐蚀，霍普金斯解释说。

为了展示铝在水下排斥油的能力，研究人员将该铝样品进入含有漂浮在水面上的油层的烧杯中。当样品进入水层时，所有旋转到表面的油迅速掉落，显示出水下疏水性的性质。礼貌的研究人员。

新系统的关键是放置在电池电极之间的薄膜。当使用电池时，膜的两侧都填充有液体电解质，但当电池被置于待机时，油被泵入最靠近铝电极的侧面，这保护铝表面从电解质上保护铝表面膜的另一边。

新的电池系统还利用铝的性质称为“水下疏油性” - 即，当铝浸入水中时，它会从其表面排斥油。结果，当电池被重新激活并且电解质泵回时，电解质容易从铝表面移位油，这恢复电池的功率能力。具有讽刺意味的是，腐蚀抑制的麻省理工学院方法利用铝的相同性质促进传统系统中的腐蚀。

结果是铝 - 空气原型，其保质期比传统的铝 - 空气电池更长。研究人员表明，当电池被重复使用然后待机一到两天时，麻省理工学院设计持续了24天，而传统设计只持续了三个。研究人员报告，即使在缩小的主铝 - 空气电池组中包含油和泵送系统，它们仍然是较轻的较轻，两倍，作为可充电锂离子电池组的紧凑次数。

HART解释说，除了非常便宜的铝之外，是“我们所知道的最高化学能量密度储存材料之一 - 即，它能够每磅储存和提供更多的能量，而不是几乎任何其他东西，只有溴化物，这是昂贵且危险的，可比较。他说，许多专家认为铝 - 空气电池可能是锂离子电池和汽车汽油的唯一可行的替代品。

铝 - 空气电池已被用作电动车辆的范围扩展器，以补充内置的可充电电池，在内置电池耗尽时增加额外额外的驾驶。它们有时也用作远程位置或一些水下车辆的电源。但是，只要它们在第一次打开时，就可以长时间存储这种电池即可，它们开始迅速降低。

这些应用程序可以从这个新系统中受益匪浅，Hart解释，因为与现有版本一样，“你无法真正关闭它。你可以刷新它并延迟过程，但你无法真正关闭它。“但是，如果使用新系统，例如，作为汽车中的范围扩展器，“您可以使用它，然后将其拉入您的车道并将其停放一个月，然后回来仍然希望它有一个可用的电池。… 我真的认为这是在使用这些电池方面的游戏。“

霍普金斯说，随着这种新系统可以提供的更大的保质期，可以使用铝 - 空气电池“超越电流的利基应用，”霍普金斯说。该团队已经提交了该过程的专利。

“这里介绍的技术是雄辩，因为它使用基本的表面物理来估计所需的石油和膜特性，结果表明了预测的绩效，”俄亥俄州凯西西部储备大学工程教授罗伯特·萨维尔表示，俄亥俄州的工程教授，没有参与其中在这项研究中。“这项工作确实可能确实减轻了对原发性金属电池的昂贵高纯度金属和合金的需求，并且可能会降低电解质添加剂的复杂性。”

Savinell补充说：“能够有效地从高能量密度铝 - 空中电池中提取可用能量，特别是在间歇使用条件下，有助于开发和改进需要对扩展操作进行非常高的能量密度的技术。”

该研究得到了MIT林肯实验室的支持。

出版物：Brandon J. Hopkins等，“通过石油排量抑制原铝 - 空气电池的腐蚀，”2018年11月9日科学：卷。 362，第6415页，第658-661号DOI：10.1126 / science.aat9149.