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鋁離子電池——能量密度能有多少?

2019-03-07 17:26:28 adman 1993

首先看看作者本人的摘要中對該電池的介紹。

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該工作的創新點在于,做了一種新型結構的3高3連續(3H3C)石墨烯膜正極,其具有高質量,取向性和局部通道,這樣可以保證電子、離子傳導以及足夠的活性物質質量。該正極容量在1.1s充電時的容量為120mAh/g,25萬次循環后容量保證率為91.7%,在高低溫下工作性能出色,而且具有柔性。

不難看出,該石墨烯-鋁金屬的鋁離子電池的高低溫、柔性、倍率性能很優 秀,這當然很大程度利益于制備的石墨烯電極。然而摘要是一個突出亮點的地方,突出的成果都會在這里反應,可是在這里電池的幾個重要的參數都沒有說:比如體積能量密度、質量能量密度。

1)體積能量密度低的話,手機和汽車這兩個電池zui為重要的領域中想要應用基本是沒有希望的——空間非常有限,必須充分利用。而手機和汽車同樣都在追求長續航,此時必須要求高的能量密度。

翻到文章第5頁,看到了作者對自己電池性能的介紹:66Wh/kg(質量能量密度)。

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首先,66Wh/kg仍然是鋁離子電池典型能量密度范圍值40——65Wh/kg,這個數據比鋰離子電池要低很多:磷酸鐵鋰100+Wh/kg,三元的接近200Wh/kg。以鋁離子電池這樣的能量密度在手機和汽車領域上用,基本也只能對準混合動力汽車了,而且插混都有點懸,手機則更難有希望。

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2)更大的問題在于文都沒有提及體積能量密度相關數據,考慮到該電池質量能量密度不高,使用的材料偏膨松(石墨烯等),其體積能量密度可能也很難達到三元類鋰電池的1/3。因為該文作者并沒有提到這方面的數據,因此筆者也只能基于已有數據和常識進行推斷:體積能量密度數據很可能很難看。

在這里再強調一下體積能量密度的意義:如果造的電池不重,但是體積好大,攜帶裝載也會有很大的問題,尤其是在移動儲能用途中(手機、汽車)難以實用。而對于體積要求不太嚴格的固定式儲能,體積龐大的儲能方式可能會更合適,比如液流電池就是典型代表。

實際上,目前鋁離子電池體系很難找到合適的正極材料,釩系化合物的容量和電壓都不好看,石墨烯也只能是從矮子里撥將軍,而電解液(只能用離子液體)等方面的限制也使得鋁離子電池能量密度沒有突破的跡象,因此目前的能量密度性能極大的限制了該技術的更廣泛應用的可能性。


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