日本科學(xué)家研發(fā)出新型鋁電池

參考消息網(wǎng)12月23日報道據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》12月21日報道，日本千葉大學(xué)研發(fā)出一款用儲量豐富的金屬鋁制造的蓄電池。與鋰電池相比，鋁電池面臨的資源供應(yīng)風(fēng)險更低，且在同樣的重量條件下，鋁電池蓄積的電量可能是鋰電池的數(shù)倍。雖然延長電池壽命的問題依然有待解決，但這種使用儲量豐富的資源生產(chǎn)的電池一旦能投入商用，無疑將成為建立脫碳社會所需的一項重要技術(shù)。

在電動汽車和智能手機(jī)中廣泛使用的鋰電池，面臨如何確保原材料穩(wěn)定供給的問題。

蓄電池的工作原理是，存在于正極和負(fù)極之間電解液中的離子來回移動以實現(xiàn)充放電。

一般來說，鋰電池會使用鈷、錳、鎳和鋰等金屬作為正極、石墨作為負(fù)極，電解液則使用溶解有鋰的有機(jī)溶劑，涉及到的材料都是稀有金屬。這就使得人們有必要開發(fā)一種幾乎沒有資源供應(yīng)風(fēng)險的全新蓄電池。

無論從資源儲量還是性能方面看，由“多價離子”組成的金屬都有望成為新的電池原材料。鋁、鈣、鎂和鋅等都可能成為候選金屬。這些金屬除了儲量豐富外，其一個原子還可以攜帶多個電荷，因此會比僅能攜帶一個電荷的鋰原子具有更高的容量。

千葉大學(xué)教授津田哲哉等人試制的鋁離子電池使用硫黃類材料作為正極、鋁作為負(fù)極。要知道鋁是地殼中儲量排名第三的元素。

鋁的用途廣泛，且價格僅為每千克400日元(約合2.8美元)，是作為鋰電池正極原材料的鎳價格的六分之一。

一個鋁原子可攜帶3個電荷。如果正極使用硫黃，鋁電池單位重量蓄積的電量理論上將達(dá)到鋰電池的9倍。由于硫黃很難導(dǎo)電，津田教授等人使用了一種與有機(jī)高分子復(fù)合而成的被稱作SPAN的材料。

在使用SPAN后，硫黃的比例有所降低，由此制成的鋁電池盡管儲電量下降，但更易導(dǎo)電且電池壽命延長。試制的電池屬于實驗室使用的小型尺寸，但經(jīng)證實能夠充放電數(shù)百次。如果要將其投入商用，還需要放大尺寸。

據(jù)津田教授介紹，鋁離子電池還有一個優(yōu)點就是，“可以實現(xiàn)外皮與電池主體融為一體”。電池外皮通常使用鋁，如果將其作為負(fù)極使用，還可以縮小電池的體積。

雖然這種電池在安全性方面還存在一些有待解決的問題，但如果將電池與電動汽車的鋁制車身進(jìn)行整合，未來有可能不再需要獨立的電池組。

一些外國企業(yè)也關(guān)注到了鋁在電池領(lǐng)域的應(yīng)用。澳大利亞石墨烯制造集團(tuán)就正在研發(fā)鋁離子電池，其電池使用石墨作為正極。雖然這種電池單位重量蓄積的電量要少于使用硫黃的電池，但其快速充電能力據(jù)說可達(dá)鋰電池的數(shù)十倍。

日本東北大學(xué)助理教授木須一彰領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組正在開發(fā)一種使用鈣的蓄電池。這款電池正極使用硫黃，負(fù)極使用鈣，其單位重量可儲存的電量理論上能達(dá)到鋰離子電池的4至5倍。京都大學(xué)教授安部武志的實驗室則正在開發(fā)氟離子電池，其具有與“多價離子”電池類似的特性。（編譯/劉林）