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独家 | 麻省理工新型电池18秒充满,成立公司进行产业化

时间:2022-12-27 来源: 浏览:

独家 | 麻省理工新型电池18秒充满,成立公司进行产业化

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导读: 从上世纪90年代始,锂离子电池凭借其可靠性和高能量密度几乎在任何一个电池领域占据主导地位。但是,锂价格越来越贵,资源变得稀缺。而在使用不当和损坏的时候,锂离子电池也比较危险,容易爆炸或起火。 在电池世界非常需要新的更便宜、更安全的替代品,特别是在世界向可再生能源和电动汽车过渡的时候。

 

图1:新电池的三种主要成分,左起:铝、硫和盐

鉴于此, 麻省理工学院的研究者集中精力在现有的廉价材料上。最近,他们的研究成果面试,发表在著名的期刊《自然》上。这种电池使用铝,硫属等常见材料。不仅成本低,而且不易燃烧和失效,并且可以非常快速地充电。这些优势使得它今后可以为家庭供电或为电动汽车充电。

研究者采用铝, 这种地球上最丰富的金属,作为负极。这种选择解决了当前锂离子电池中对锂、镍和钴短缺的担忧。硫属元素被选择用在正极。而电解质别出心裁,采用了熔融氯铝酸盐电解质( NaCl-KCl-AlCl 3 )。在文章中,麻省理工学院的研究者分别展示了铝硫和铝硒电池。所有这些组成电池的物质不仅便宜而且常见,而且不易燃,因此没有火灾或爆炸的风险。

图2:铝硒电池的典型电压-容量曲线。

从图2可以发现,在180°C时,铝硒电池在熔融的NaCl–AlCl 3 中,有相对平滑的放电曲线,它的能量密度可以达到  655 mAh/g.

在对这种类型的电池测试中, 该团队证明了它可以经历数百次充电循环,并且充电速度非常快。 图3展示了铝硒电池的倍率性能,在 C/2 的充电速率下显示出 520 mAh/g的可逆容量。在10C充电时,可以保持190 mAh/g的容量。而在200C时,也就是在18秒充满的情况下,还可以保持75 mAh/g的容量。

而引人瞩目的是,这些电池的成本仅为类似尺寸锂离子电池的六分之一。

图3:在 180 °C 下,铝硒电池的快充性能

由于采用熔融盐作为电解质, 这种电池在高温下可以表现出更好的快充性能。在110°C时的充电速度竟然比 25 °C快25倍。电池的最高工作温度可以达到200°C。最令人惊奇的是,这种电池有自升温属性,也就是它并不需要外部的能量来达到高温,而在通常的充放电循环时,就可以保持高温。

麻省理工研究者表示, 这种电池设计最适合几十千瓦时的规模,场景可以是用可再生能源为个人家庭供电。并且这种电池的快充性能极好,也可以用作电动汽车的充电站。

“康桥电池能源CamCellLab”公众号了解到, 铝硫属电池的专利已授权给一家名为 Avanti 的公司。这个公司的首要任务是可以大规模制造这种电池,并且成功通过压力测试。

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