目前，下一代長續航車輛和電動飛機開始進入市場，人們正在加緊尋找更安全、成本更低、更強大、性能優于鋰離子電池的電池系統。據外媒報道，佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的研究人員使用鋁箔制造能量密度更高、穩定性更高的電池。這種新電池系統可以延長電動汽車的單次充電續航，而且制造成本更低，同時具有環保性。

（圖片來源：佐治亞理工學院）

 

       此項研究由該校喬治·W·伍德拉夫機械工程學院（George W. Woodruff School of Mechanical Engineering）和材料科學與工程學院（School of Materials Science and Engineering）副教授Matthew McDowell負責。

 

       用鋁制造電池的想法并不新鮮。研究人員在20世紀70年代探索鋁電池的潛力，但效果并不好。當用于傳統的鋰離子電池，由于鋰離子在材料中出入時膨脹和收縮，鋁在數個充放電循環內就會斷裂和失效。因此，開發人員得出結論，鋁不是一種可行的電池材料。

 

       現在，固態電池進入人們的視野。與采用易燃材料的鋰離子電池不同，固態電池采用不易燃的固體材料，有望提高安全性。如本研究所示，固態電池還可以集成新型高性能活性材料。該項目始于佐治亞理工學院（Georgia Tech）團隊與全球領先鋁制造和回收商諾貝麗斯（Novelis）之間的合作，是佐治亞理工學院諾貝麗斯創新中心（Novelis Innovation Hub at Georgia Tech）的一部分。

 

       該研究團隊發現，將鋁用作電池負極材料，具有能源、成本和制造方面的優勢。但是，在電池測試過程中，純鋁箔很快就會失效。該團隊采取不同的方法，沒有在鋁箔中使用純鋁，而是添加了少量其他材料，以制造具有特定“微觀結構”或不同材料排列的鋁箔。研究人員測試了100多種不同的材料，以了解它們在電池中的表現。McDowell實驗室的博士生Yuhgene Liu表示：“為了開發鋁電池負極，需要結合一種材料來解決基本問題。與傳統的鋰離子電池相比，在固態電池中新型鋁箔負極表現出明顯更高的性能和穩定性。”

 

       該團隊觀察到，鋁負極比傳統負極材料儲存的鋰更多，因此可以儲存更多的能量。最終，研究人員創造出了高能量密度電池，其性能有望超過鋰離子電池。McDowell表示：“鋁負極可以提高性能，而且極具成本效益。最重要的是，當直接使用箔片作為電池組件，實際上可以省去通常生產電池材料所需的許多制造步驟。”

 

       這為開發更強大的電池技術奠定了基礎。Liu表示：“此次鋁箔負極研究初步取得成功，為發現其他潛在的電池材料提供了新的方向。這有望為構想更節能、更具成本效益的電池結構開辟道路。”

 

       目前，該團隊致力于擴大電池尺寸，以了解尺寸如何影響鋁的行為。另外，該團隊也在積極探索其他材料和微結構，其目標是為電池系統創造超低成本箔。