新概念電池的陽極和陰極分別由鋁和蒽醌基有機(jī)材料制成。這種有機(jī)陰極材料能有效地儲存一種鋁和氯基電解液中的正電荷載流子（陽離子），離子在電解液中往返于正負(fù)電極，形成電流。（圖片來源：查爾姆斯工學(xué)院）

一種新概念鋁電池不僅擁有以往兩倍的能量密度，而且原材料供應(yīng)充沛，可降低生產(chǎn)成本和對環(huán)境的影響，由瑞典查爾姆斯工學(xué)院和斯洛文尼亞國家化學(xué)研究所的研究人員提出，有望實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，包括存儲太陽能和風(fēng)能。

鋁電池技術(shù)有理論能量密度高、相關(guān)制造和回收行業(yè)健全等諸多優(yōu)勢。與現(xiàn)有的鋰離子電池相比，新概念鋁電池還可顯著降低生產(chǎn)成本。

查爾姆斯工學(xué)院物理系教授PatrikJohansson表示，“新型電池所設(shè)想的物料和環(huán)境成本遠(yuǎn)低于當(dāng)前水平，能實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，例如建設(shè)太陽能電池公園或儲存風(fēng)能。”

“此外，這種新型鋁電池的能量密度是目前最先進(jìn)的兩倍。”

以往的鋁電池都使用鋁作陽極（負(fù)電極），石墨作陰極（正電極）。但石墨的能量含量過低，不足以制造出高性能電池。

然而，在PatrikJohansson及其查爾姆斯工學(xué)院同事和RobertDominko領(lǐng)導(dǎo)的斯洛文尼亞國家化學(xué)研究所研究團(tuán)隊共同提出的新概念中，一種由碳基分子蒽醌制成的有機(jī)納米結(jié)構(gòu)陰極取代了原來的石墨作為陰極。

斯洛文尼亞國家化學(xué)研究所的原查爾姆斯工學(xué)院客座研究員JanBitenc對這種蒽醌陰極已進(jìn)行深入開發(fā)。

該陰極材料中的有機(jī)分子勝在能儲存電解質(zhì)中的正電荷載流子（陽離子），提高電池能量密度。

研究電池能量存儲內(nèi)在機(jī)制的查爾姆斯工學(xué)院研究人員NiklasLindahl表示，“新型陰極材料能使電池采用更合適的載流子，進(jìn)而更充分地利用鋁的潛能。現(xiàn)在，我們正在持續(xù)推進(jìn)研究工作，尋找更好的電解液，希望能去除目前溶液中所含的氯。”

迄今為止，鋁電池尚未商業(yè)化，即使在研究領(lǐng)域也屬于相對較新的話題。人們關(guān)心的是鋁電池能否最終取代鋰離子電池。

PatrikJohansson表示，“我們希望鋁電池能取代鋰離子電池。但更重要的是，在確保鋰離子電池只在必要時使用的前提下，它們可以互補(bǔ)。截至目前，鋁電池的能量密度僅為鋰離子電池的一半，但我們的長期目標(biāo)是二者達(dá)到相同的能量密度。電解液和充電機(jī)制仍有改進(jìn)空間。理論上，鋁是比鋰更好的載流子，因為鋁是多價金屬元素，意味著每個離子都可“補(bǔ)償”多個電子。此外，鋁電池有望大幅減少對環(huán)境的危害。”

研究成果發(fā)表在《儲能材料》雜志上。

翻譯：巢栩嘉

引進(jìn)來源：查爾姆斯理工大學(xué)