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能量密度高、安全性好,锂离子电池能否被铝离子电池取代?

去年年底,来自印度的Saturnose公司宣布成功开发一种铝离子固态电池技术。从该公司寥寥数语的介绍中,能够了解到似乎这是一款全能型选手,比目前的磷酸铁锂密度更高,比三元锂安全性更好,更为重磅的是,该公司宣布将在2022年商业化投产该款铝离子电池,那这样一来我们不禁要问,这样一款完美的铝离子电池,到底是通过什么样的技术方案实现如此完美的性能呢?到底靠不靠谱呢?

根据目前Saturnose公司对外公布的这款铝离子电池的原理示意图来看,与目前普通的锂离子电池基本类似。其负极材料号称用的是硅平面石墨烯,但实质上也是石墨;正极材料用的是增强型硅酸铝盐。因此可以认为,该款铝离子电池的基本原理与锂离子相同,只是将我们常见的锂离子电池中的锂离子用铝离子替代了。

再说说能量密度。电池的能量密度是由电池标称电压以及比容量决定。一般而言,由于锂金属的对氢电位(-3.04V)比铝金属的对氢电位(-1.66V)要低得多,因此铝离子电池的标称电压基本不可能比锂离子电池高(三元锂电目前一般为3.7V)。那么想实现铝锂离子电池对锂离子电池能量密度的超越甚至是碾压,那么就需要铝离子电池的比容量相比较锂离子电池实现巨大的超越。这是如何实现的呢?至少就该款铝离子电池与锂离子电池类似的电池结构而言,目前是个谜。


​另外再谈谈该款铝离子电池的高倍率特性和循环寿命。想要实现高倍率特性,就要求负极的层状石墨具有大的层间距,以实现充放电过程中铝离子的快速脱嵌。而大的层间距,也会降低电池的能量密度。也就是说,一般而言高倍率特性和能量密度是互相矛盾的两个性能指标。这也就是为什么我们经常会听到功率型电池和能量型电池,鱼和熊掌不可兼得的说法。所以这里又说不通。



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