一塊好的電池需要具備兩個條件：為設(shè)備供電的高能量密度，以及能夠安全可靠地充電數(shù)千次的穩(wěn)定性。在過去的三十年里，鋰離子電池占據(jù)了至高無上的地位——在智能手機、筆記本電腦和電動汽車上證明了它們的性能。

但實際情況是，目前已經(jīng)開始接近鋰離子電池的極限。隨著下一代遠程汽車和電動飛機開始進入市場，人們開始尋找更安全、更便宜、更強大的電池系統(tǒng)，以超越目前的鋰離子電池。

美國佐治亞理工學院的一組研究人員正在使用鋁箔制造能量密度更高、穩(wěn)定性更高的電池。最新研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上，新電池系統(tǒng)可以使電動汽車一次充電續(xù)航時間更長，制造成本更低，同時對環(huán)境也有積極的影響。

研究人員表示，“我們一直在尋找能量密度更高的電池，這將使電動汽車在充電后行駛更遠的距離。有趣的是，我們可以使用鋁作為電池材料，因為它具有成本效益，高度可回收性，并且易于使用?！?/span>

用鋁制造電池的想法并不新鮮。研究人員在20世紀70年代調(diào)查了它的潛力，但效果并不好。當用于傳統(tǒng)的鋰離子電池時，由于鋰離子在材料中進出時的膨脹和收縮，鋁在幾個充放電循環(huán)內(nèi)就會斷裂和失效?？茖W家得出結(jié)論，鋁不是一種可行的電池材料，這個想法基本上被放棄了。

現(xiàn)在，固態(tài)電池進入了人們的視野。鋰離子電池含有易燃液體，可能導致火災(zāi)，而固態(tài)電池含有不易燃的固體材料，因此可能更安全。正如上述研究所展示的，固態(tài)電池還可以集成新的高性能活性材料。

在經(jīng)過最新研究后，科學家們認為，當鋁作為電池陽極的材料使用時，鋁將具有能源、成本和制造優(yōu)勢。但在電池測試中，純鋁箔很快就失效了。

因此，該團隊決定采取不同的方法。他們沒有在鋁箔中使用100%的純鋁，而是在鋁中添加了少量其他材料，以制造具有特定“微觀結(jié)構(gòu)”或不同材料排列的鋁箔。他們測試了100多種不同的材料，以了解它們在電池中的表現(xiàn)。

研究人員指出，“我們需要與一種材料相結(jié)合，來解決鋁作為電池陽極的基本問題。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，我們的新型鋁箔陽極在固態(tài)電池中表現(xiàn)出明顯改善的性能和穩(wěn)定性。”

研究小組觀察到，鋁陽極比傳統(tǒng)陽極材料可以儲存更多的鋰，因此可以儲存更多的能量。最終，他們創(chuàng)造出了性能可能超過鋰離子電池的高能量密度電池。

研究人員說，“我們對鋁陽極的一個好處感到興奮，那就是它可以提高性能，而且它也可以非常具有成本效益。最重要的是，當直接使用箔片作為電池組件時，我們實際上省去了通常生產(chǎn)電池材料所需的許多制造步驟?！?/span>

“新型鋁陽極電池可以為更強大的電池技術(shù)打開大門。這些鋁箔陽極的初步成功為發(fā)現(xiàn)其他潛在的電池材料提供了一個新的方向，這有望為重新構(gòu)想更節(jié)能、更具成本效益的電池結(jié)構(gòu)開辟道路。”他們說。

該團隊目前正在努力擴大電池的尺寸。與此同時，該小組也在積極探索其他材料和微結(jié)構(gòu)，目標是為電池系統(tǒng)創(chuàng)造非常便宜的箔。