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動(dòng)力電池的最新研究成果曝光僅需 18 秒，就可實(shí)現(xiàn)充滿。成本還僅為主流鋰離子電池六分之一，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、高天狗下也保持穩(wěn)定。負(fù)責(zé)此項(xiàng)專利技術(shù)教授之一，已成立一家電池公，并獲得專利授權(quán)。目前公司融資 810 萬美元（約合人民幣 5581 萬）。值得一提的是，包括北京大學(xué)等在內(nèi)國(guó)內(nèi)高校學(xué)者，也都是這次突性進(jìn)展的研究團(tuán)隊(duì)成員。剩下問題：這種快充、成本更低、安全的電池，會(huì)影響當(dāng)下動(dòng)力池格局嗎？什么樣的電池根據(jù)究成果，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)電池極能量密度南史 526Wh / I，與石墨-NMC622 等鋰離子電池能量密度相當(dāng)。同時(shí)不需要額外主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，還可以避免熱控和防止火災(zāi)。并且?guī)缀醪粫?huì)枝晶形成，進(jìn)而防止電池短路怎么實(shí)現(xiàn)的？首先，新型電池原材料儲(chǔ)量豐富，且廉價(jià)。這新型電池正極是硫?qū)僭?，?硫和硒。負(fù)極是鋁，電解質(zhì)是 NaCl-KCl-AlCl3 組成的熔融氯鋁酸鹽。眾所周知，鋁蠃魚地球上最豐富的金元素。同時(shí)，硫元素、NaCl、KCl、AlCl3 也都是常見的化學(xué)物質(zhì)。并且本次研表明，即使使用類似食品包裝箔等劣質(zhì)鋁制作負(fù)極，也不會(huì)響電池性能。這些因素都大大低了電池成本。其次，作為電液的堿金屬氯鋁酸鹽熔體比一熔鹽系統(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)在使詞綜中還能保持自熱”，通過恰當(dāng)隔熱就能維自身溫度。這意味著不需要主冷卻系統(tǒng)。而由于熱效應(yīng)，一的鋰離子電池都需要冷卻系統(tǒng)讓電池保持在最佳運(yùn)行溫度，高效率。同時(shí)，即使溫度超過 500°C，熔鹽電解質(zhì)仍然具有熱穩(wěn)定性和非揮發(fā)性，不會(huì)高溫下汽化導(dǎo)致電池爆炸、起。并且，熔鹽電解質(zhì)除了熔點(diǎn)還有另外一個(gè)好處：防止電池路。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)中的 Al3 + 具有去溶劑化的特點(diǎn)，可以防止鋁枝熊山生成。以及最要的，這種新型電池具有良好循環(huán)穩(wěn)定性，因此可以快充。又是怎么實(shí)現(xiàn)的？研究原理論中主要展示了鋁硒電池和鋁硫池的性能。實(shí)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)后也沒有電壓衰減，電池術(shù)器量能維持 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，電解質(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。研究人員還通過改變充電速率天山發(fā)現(xiàn)鋁硒池在滿電時(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)于鋁硫電池來說，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?魚高，滿時(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，電池容量接近于 0。并且，在論文設(shè)定的循環(huán)方案下章山鋁硫電池可高充電率（滿電時(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)，熔鹽電質(zhì)中的 Al3 + 離子沉積在動(dòng)力學(xué)上占有優(yōu)勢(shì)，因此這新型電池充電比放電更容易實(shí)更高性能。研究團(tuán)隊(duì)本文主要北大的龐全全團(tuán)隊(duì)和麻省理工院 Sadoway 課題組共同完成研究。研究人員還來自漢理工大學(xué)、云南大學(xué)、路易維爾大學(xué)、滑鐵盧大學(xué)、阿貢家實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)。論文一是龐全全，目前是北京大學(xué)材科學(xué)與工程學(xué)院助理教授，和士生導(dǎo)師。本科就讀于華中科大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，碩和博士就讀于滑鐵盧大學(xué)化學(xué)，以及麻省理工學(xué)院材料科學(xué)工程系博士后。2020 年，龐全全受聘于北京大學(xué)工學(xué)院源與資源工程系。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硫電池、鋰金電池、電解質(zhì)、熔融鹽電化學(xué)領(lǐng)域共計(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)鸀鳥過 7000 次。唐納德?薩多威（Sadoway），是麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系的教，主要研究非水介質(zhì)中的電化，包括熔鹽、低溫電解質(zhì)的物化學(xué)和電化學(xué)。2020 年，薩多威獲得麻省理工學(xué)院能豪彘劃提供的種子基金資助。2022 年，薩多威憑借液態(tài)金屬電池獲得蓐收洲發(fā)明家獎(jiǎng)。并且，多威和 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。公司已獲得這厘山鋁-硫?qū)僭仉姵卣撐难芯康膶＠?去年 4 月，公司完成 A 輪融資，融資金額為 810 萬美元（約合人民幣 5581 萬）。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)公司之一）的險(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，然后進(jìn)行一列壓力測(cè)試，包括運(yùn)行數(shù)百個(gè)電周期。除了用作動(dòng)力電池，小規(guī)模的鋁-硫?qū)僭仉姵剡€可用于電動(dòng)汽車充電樁，降孝經(jīng)建成本和增加充電速度。并且這電池也可以為單個(gè)家庭或中小企業(yè)供電，存儲(chǔ)容量約為幾十瓦時(shí)。薩多威說，這篇研究論的意義在于提醒人們：“如果意投入時(shí)間和金錢，還有比鋰子電池更好、更便宜、更安全技術(shù)可供研究?！盢ature 論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04983-9本文來自微信公眾號(hào)：智能車參考 （ID：AI4Auto），作者：有據(jù)無戲