中國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家研究了鋁離子電池的內(nèi)部工作原理。通過(guò)對(duì)電池在循環(huán)過(guò)程中的工作機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí)，該小組得以證明了一種能夠超快充電的電池，鋁電池的容量是迄今為止最高的。

鋁離子電池，有望對(duì)當(dāng)今的鋰離子技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)。與鋰的一個(gè)離子相比，每個(gè)離子交換三個(gè)電子的能力帶來(lái)了更高的存儲(chǔ)容量的潛力。鋁離子電池還可以依靠更便宜、更豐富的材料，從而避免了許多困擾鋰離子供應(yīng)鏈的問(wèn)題。

特別是與電池的保存期限有關(guān)的挑戰(zhàn)，目前仍使Al-ion局限于實(shí)驗(yàn)室。然而，2021年初發(fā)表的新研究代表了該技術(shù)性能的重大飛躍。具有高存儲(chǔ)容量和超快充電能力的電池可以打開(kāi)儲(chǔ)能的新應(yīng)用，彌合電池和超級(jí)電容器之間的差距。

中國(guó)大連理工大學(xué)和美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)的科學(xué)家合作制造了一種由純鋁陽(yáng)極、石墨烯陰極和有機(jī)電解質(zhì)組成的電池。鋁離子電池中的超快速充電：活性陽(yáng)極上的雙電層，發(fā)表在NatureCommunications上。

液態(tài)金屬

實(shí)現(xiàn)此性能的關(guān)鍵是對(duì)所謂的“雙電層”機(jī)制的更好理解，該機(jī)制是在金屬電極和電解質(zhì)之間的界面處形成的僅幾納米厚的層。通過(guò)將鋁浸入Galinstan（一種在室溫下呈液態(tài)的金屬合金）中，該小組增加了陽(yáng)極的表面能，從而允許更多的鋁離子通過(guò)雙電層隧穿。

通過(guò)這種方法，該小組可以演示每克200毫安時(shí)的電池容量（mAh/g-1），他們聲稱這是從以前的鋁離子電池記錄的120mAh/g-1躍升而來(lái)的。電池還可以以10000C的速率充電，這意味著需要0.35秒的時(shí)間才能達(dá)到1000Ag-1的滿容量。

該小組指出，這些性能指標(biāo)表示消除了超級(jí)電容器和電池之間的間隙的設(shè)備。他們計(jì)劃繼續(xù)致力于更多地了解其陽(yáng)極工作原理的細(xì)節(jié)，并探索與不同陰極材料的組合。最終，他們?cè)O(shè)想將應(yīng)用程序用于緊急備用電源，例如在站點(diǎn)之間運(yùn)行的電動(dòng)公交車(chē)的能源備份，重新啟動(dòng)突然停止的電梯，或什至最大程度地減少因生產(chǎn)或生產(chǎn)線的停電引起的損失。