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财联社 2021-12-08

三倍续航、可实现“闪电充”!铝电池横空出世,是划时代革新还是一场“实验室美梦”?

近期一则关于动力电池的劲爆信息在市场刷屏:一种性能强劲的铝离子电池横空出世,能量密度和续航能力可达现有电池三倍、安全性高、寿命长,更能够实现 " 闪电充 ",几乎解决了现有商用动力电池所有的技术痛点。

据福布斯报道,亚洲电池研发公司 Saturnose 计划推出一种固态可充电铝离子电池 Ea I,使用铝和铌以及固态电解质,阴极采用岩盐结构。这可能是世界上第一个商业级铝离子固态电池,有望取代风险较大的锂离子电池。Saturnose 计划在 2022 年对其实现商业化。

图源:Saturnose 官网

据悉,铝离子电池的能量密度 1500Wh/L,有望提供 600Wh/kg 能量(技术先进的三元电池目前能超过 200Wh/kg)。该公司表示,一组 15kW 的铝离子固态电池重量为 565kg,能为电动汽车提供 1200 公里的续航(数倍于锂电池),且支持 20000 次循环充放电,在汽车上能获得长达 15 年的稳定寿命。该款电池不仅不使用镍和钴,充电时间还短得惊人。

由于生产成本与消费地域的变化,全球电解铝产能在近 10 年中已形成了从北美及欧洲到中国的转移,产量的年均复合增速达到了 10.81%,远超全球平均水平。如能够在动力电池技术路线中实施铝离子路线的应用,将对铝的基本面形成更强的支撑。

但铝离子路线电池最吸引市场关注的焦点还在其性价比。2021 年,受新能源车放量影响,应用于三元、磷酸铁锂电池的主要能源金属锂和钴价格已 " 飚出天际 "。

以最新的市场价计算,金属锂吨价已经 60 倍于金属铝,电解钴也已攀上 45 万元 / 吨大关。市场迫切地寻找着更具性价比的材料。

从技术上来说,铝离子电池的应用具有广阔前景。此前,在 2015 年,斯坦福大学华裔化学教授戴宏杰(Hongjie Dai)团队就已发明了第一批高性能铝离子电池并发布在当年的期刊《自然》上,利用该铝电池模型,电池充电时间被急剧减少至一分钟。

不仅有斯坦福大学的研究成果,布里斯班石墨烯制造集团(Graphene Manufacturing Group,简称 GMG)还进一步开发了石墨烯铝离子电池,具有 " 出色的高倍率性能 "。在斯坦福大学的前期研究成果上大大进步,并在今年年底前开始了纽扣电池试生产。

为什么这一万众瞩目的电池革新选择了铝金属?

铝元素在地壳中存在较丰富且轻质,呈三价存在,比许多其他金属具有更高的能量存储能力。当电池充电时,铝离子返回到负极,每个离子可以交换三个电子,而锂离子的速度极限只有一个电子。

此前铝很难集成到电池的电极中是因为它与玻纤隔板发生化学反应,研究人员设计了一种交织碳纤维基材,与铝形成更牢固的化学键。

但 Saturnose 商业化量产铝离子电池的可能性仍要打上问号。

据 Saturnose 称,Ea I 电池最初由沙特阿拉伯的 Dana Venture Fund 提供两轮孵化资金,过去五年一直处于 " 保密开发 " 状态。仅有福布斯的报道对其进行了描述,未见于权威技术网站。其官网也较为简陋,充斥着大量研究报告摘录的图片。虽然其表示将在印度理工学院德里分校建立自己的技术中心,并与德国 THM Fraunhofer 合作,但一切目前尚未落地。

是否能够大规模实现技术革新,仍要在其商业化后,经历市场的检验。

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