世界最新：国际小组开发出新铝硫电池 可作为可再生能源的低成本备用存储

据外媒报道，麻省理工学院（MIT）和其他机构的研究人员合作开发出一种新型电池，完全由丰富且廉价的材料制成，可为可再生能源提供低成本的备用存储。

相关论文发表于期刊《Nature》。该论文对这种新电池结构进行了描述，即使用铝和硫作为两种电极材料，并使用熔盐作为电解质置于中间。

图片来源：麻省理工学院

(资料图)

麻省理工学院教授Donald Sadoway表示：“我想发明出一种比锂离子电池更好的电池，用于小型固定存储，并最终用于汽车。研究元素周期表时，我发现铝是市场上第二丰富的金属，也是地球上最丰富的金属，因此选择铝作为电池研究的新方向。”

研究人员决定将铝用作一个电极，并将非金属中最便宜的硫作为第二电极的材料。至于电极之间的电解质，研究人员首先排除了易挥发且易燃的有机液体，然后尝试各种聚合物，最终确定使用熔点相对较低（接近水的沸点）的熔盐。这样当温度降低到体温时，制造电池就无需特殊绝缘和防腐措施。

在实验中，该团队表明，该电池可以以极高的充电率承受数百次循环，预计每个电池的成本约为同类锂离子电池的六分之一。研究人员称，充电速率很大程度上取决于工作温度，110℃下的充电速率是25℃下的25倍。

令人惊讶的是，该团队仅仅因为熔点低而选择熔盐作为电解质，结果却发现该材料还有其他意想不到的优势。电池可靠性的最大问题之一是枝晶的形成，枝晶是在一个电极上形成的窄金属尖峰，最终会生长到另一个电极上，从而导致短路并影响效率。但是这种特殊的盐可有效防止枝晶生成。

Sadoway表示：“研究采用的氯铝酸盐可基本上消除失控的枝晶，同时还允许超快速充电。我们以非常高的充电速率进行了实验，充电时间不到一分钟，但却从未因枝晶短路而毁坏电池。”

更重要的是，该电池不需要外部热源来维持其工作温度。热量是通过电池的充电和放电以电化学方式自然产生的。Sadoway表示：“电池充放电时都会产生热量，从而可以防止盐结晶。例如，在太阳能发电设施用于负载均衡的典型装置中，通常是在阳光明媚的时候储存电力，然后在天黑后取电，而充电-空闲-放电-空闲这一流程足以产生足够的热量来保持物体的温度。”

研究人员称这种新的电池结构非常适合为单个家庭或中小型企业供电，以提供所需约数十千瓦时的存储容量。

Sadoway称较小规模的铝硫电池也将适用于电动汽车充电站等用途。当电动汽车越来越普及，多辆电动汽车可能会同时需要充电，当前供电线路电量可能无法满足快充。而新的电磁系统可以储存电力，因此可在需要时释放电力，从而避免安装昂贵的新电源线。

除了麻省理工学院的Donald Sadoway外，该研究团队还有来自中国北京大学、云南大学和武汉理工大学的学者，以及来自肯塔基州路易斯维尔大学（University of Louisville,）、加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）、田纳西州橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的学者。