铝离子电池——能量密度能有多少?

2019-03-07 17:26:28 adman 90

首先看看作者本人的摘要中对该电池的介绍。

你真敢1.1秒给电池充满电?拿起科学手术刀解剖铝离子电池

该工作的创新点在于,做了一种新型结构的3高3连续(3H3C)石墨烯膜正极,其具有高质量,取向性和局部通道,这样可以保证电子、离子传导以及足够的活性物质质量。该正极容量在1.1s充电时的容量为120mAh/g,25万次循环后容量保证率为91.7%,在高低温下工作性能出色,而且具有柔性。

不难看出,该石墨烯-铝金属的铝离子电池的高低温、柔性、倍率性能很优 秀,这当然很大程度利益于制备的石墨烯电极。然而摘要是一个突出亮点的地方,突出的成果都会在这里反应,可是在这里电池的几个重要的参数都没有说:比如体积能量密度、质量能量密度。

1)体积能量密度低的话,手机和汽车这两个电池zui为重要的领域中想要应用基本是没有希望的——空间非常有限,必须充分利用。而手机和汽车同样都在追求长续航,此时必须要求高的能量密度。

翻到文章第5页,看到了作者对自己电池性能的介绍:66Wh/kg(质量能量密度)。

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首先,66Wh/kg仍然是铝离子电池典型能量密度范围值40——65Wh/kg,这个数据比锂离子电池要低很多:磷酸铁锂100+Wh/kg,三元的接近200Wh/kg。以铝离子电池这样的能量密度在手机和汽车领域上用,基本也只能对准混合动力汽车了,而且插混都有点悬,手机则更难有希望。

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2)更大的问题在于文都没有提及体积能量密度相关数据,考虑到该电池质量能量密度不高,使用的材料偏膨松(石墨烯等),其体积能量密度可能也很难达到三元类锂电池的1/3。因为该文作者并没有提到这方面的数据,因此笔者也只能基于已有数据和常识进行推断:体积能量密度数据很可能很难看。

在这里再强调一下体积能量密度的意义:如果造的电池不重,但是体积好大,携带装载也会有很大的问题,尤其是在移动储能用途中(手机、汽车)难以实用。而对于体积要求不太严格的固定式储能,体积庞大的储能方式可能会更合适,比如液流电池就是典型代表。

实际上,目前铝离子电池体系很难找到合适的正极材料,钒系化合物的容量和电压都不好看,石墨烯也只能是从矮子里拨将军,而电解液(只能用离子液体)等方面的限制也使得铝离子电池能量密度没有突破的迹象,因此目前的能量密度性能极大的限制了该技术的更广泛应用的可能性。


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