Nature Energy发声: 如何准确地评价铝电池技术性能?
雨辰 2020-12-16
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第一作者:Ehsan Faegh
通讯作者:William E. Mustain
通讯单位:美国南卡罗来纳大学

铝基电池技术可以以低成本获得很高的能量密度,被广泛认为是取代现有的电池系统的最具吸引力的选择之一。许多报告已经证明了水性和非水性电解质中的一次或可再充电的铝基电池化学成分。然而,长期以来,还没有准确的标准定量测定Al基电池的能量密度。通常情况下,由于不精确的测量策略,并不能公平地评估实际可达到的能量密度,文献中夸大了铝基电池的性能。

有鉴于此,美国南卡罗来纳大学William E. Mustain教授等人,提供了一个专门针对在文献中报道的最先进的铝电池的电化学性能的批判性评估。从实际的角度强调了Al电池技术的最新发展,并对Al电池技术中的如今的能量密度值进行了定量分析。

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图1. 铝作为AABs和AIBs负极材料的优势和化学性质。

利用所有关于全电池材料和化学的现有信息,首次对实际可实现的重量容量和能量密度进行了精确估计,随后就其预期的循环寿命进行了实质性讨论,从而有力地促进了未来Al基电池的进一步发展。

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图2.铝负极电池的实用能量密度和使用寿命评估。

Al基电池有许多吸引人的特点,然而可充电AIBs的现状与现有锂离子技术之间显然存在相当大的差距,这一差距似乎不可避免地证明是无法克服的。由于这一说法的不准确性,研究者可能有必要完全重新思考现有Al电池的化学,重新审视正极材料和电解质,并通过调整N/P比,仔细评估Al基电池的实用性。

除了能量密度外,还从电池使用寿命的角度分析了Al电池的耐久性,并与四种水系和非水系电池技术进行了比较。水系AABs的能量密度和使用寿命明显低于Zn-MnO2碱性电池。与水系AABs相比,非水系一次AABs可以工作更长的时间和具有更高的电压,可实现能量密度更高。

参考文献
Ehsan Faegh et al. Practical assessment of the performance of aluminium battery technologies. Nat Energy, 2020.
DOI: 10.1038/s41560-020-00728-y
https://doi.org/10.1038/s41560-020-00728-y

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