对主导市场的锂离子电池的高需求和不断增长的需求推动了对替代品的搜索。理想情况下，它们将由廉价、丰富的材料制成。麻省理工学院的David Chandler描述了一项设计研究，该设计使用铝和硫作为两种电极材料，并在两者之间加入熔盐电解质。

研究结果表明，电池的每节电池的预计成本约为可比锂离子电池的六分之一。更重要的是，氯铝酸盐盐电解质不需要特别加热，可以防止形成会使电池短路的枝晶。Chandler解释说，它们应该是小型固定存储的理想选择，比如家庭、小型企业和电动汽车充电站，任何需要数十千瓦时存储的东西。 低成本电池的新概念。铝硫电池由廉价、丰富的材料制成，可以为可再生能源提供低成本的备用存储。作者：David Chandler，麻省理工学院新闻 随着世界上越来越多的风能和太阳能发电系统，人们对经济、大规模的备用系统的需求迅速增长，以在太阳下山、空气平静时提供电力。如今的锂离子电池对于大多数此类应用来说仍然过于昂贵，而抽水蓄能等其他选择需要特定的地形，而这些地形并不总是可用的。 

现在，麻省理工学院和其他地方的研究人员开发了一种新型电池，完全由丰富而廉价的材料制成，这可能有助于填补这一空白。 麻省理工学院教授Donald Sadoway和麻省理工大学以及中国、加拿大、肯塔基州和田纳西州的其他15位教授今天在《自然》杂志上发表了一篇论文，描述了这种新的电池结构，它使用铝和硫作为两种电极材料，中间有熔盐电解质。 “我想发明一种比锂离子电池更好、更好的东西，用于小型固定存储，并最终用于汽车[用途]，”约翰·埃利奥特材料化学荣誉退休教授Sadoway解释道。

铝、硫和盐既便宜又丰富 锂离子电池除了价格昂贵外，还含有易燃电解质，因此不太适合运输。因此，Sadoway开始研究元素周期表，寻找能够替代锂的廉价、富含地球的金属。他说，商业上占主导地位的金属铁不具备高效电池所需的电化学性能。但市场上储量第二丰富的金属——实际上也是地球上储量最大的金属——是铝。“所以，我说，好吧，让我们把它做成一个书尾。

它将是铝的，”他说。 然后决定将铝与另一个电极配对，以及在充电和放电过程中在两者之间放置什么样的电解质来来回携带离子。所有非金属中最便宜的是硫，因此硫成为了第二种电极材料。Sadoway说，至于电解质，“我们不会使用挥发性、易燃的有机液体”，这些液体有时会导致汽车和其他锂离子电池应用中的危险火灾。他们尝试了一些聚合物，但最终发现了各种熔点相对较低的熔盐——接近水的沸点，而许多盐的熔点接近1000华氏度。他说，“一旦你的体温降到接近体温，制造不需要特殊绝缘和防腐措施的电池就变得实用了”。 

他们最终得到的三种成分都很便宜，而且很容易买到——铝，与超市里的箔纸没有什么不同；硫，通常是石油精炼等过程中的废物；以及广泛可用的盐。Sadoway说：“原料便宜，而且安全——不会燃烧。”。 比锂离子电池便宜 在他们的实验中，该团队表明，电池可以在极高的充电率下承受数百次循环，预计每个电池的成本约为可比锂离子电池的六分之一。他们表明，充电速率在很大程度上取决于工作温度，110摄氏度（230华氏度）的充电速率是25摄氏度（77华氏度）快25倍。 抗“枝晶”短路 令人惊讶的是，该团队之所以选择熔盐作为电解质，仅仅是因为它的熔点低，结果却有一个偶然的优势。电池可靠性的最大问题之一是树枝状物的形成，树枝状物是一种狭窄的金属尖峰，在一个电极上堆积，最终生长到另一个电极，导致短路并阻碍效率。

但这种特殊的盐，恰好可以很好地防止这种故障。 Sadoway说，他们选择的氯铝酸盐盐“基本上使这些失控的枝晶退役，同时也允许非常快速的充电”。“我们在非常高的充电率下进行了实验，充电时间不到一分钟，而且我们从未因树突短路而失去细胞。” “这很有趣，”他说，因为所有的重点都是寻找熔点最低的盐，但他们最终得到的链状氯铝酸盐对短路问题具有抵抗力。Sadoway说：“如果我们一开始就试图防止树枝状短路，我不确定我会知道如何做到这一点。”。“我想这对我们来说是个意外。”

无需外部加热 更重要的是，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自然产生的。Sadoway说：“当你充电时，你会产生热量，从而防止盐结冰。然后，当你放电时，它也会产生热量。”。

例如，在一个用于太阳能发电设施负载均衡的典型安装中，“你会在阳光明媚时储存电力，然后在天黑后抽电，每天都这样做。充电-空闲-放电-空闲足以产生足够的热量来保持温度。” 数十千瓦时的存储容量，适用于家庭和小型企业 他说，这种新的电池配方非常适合为单个家庭或中小型企业供电所需的设备，其存储容量约为几十千瓦时。 对于规模更大的装置，高达数十至数百兆瓦时的公用事业规模，其他技术可能更有效，包括Sadoway和他的学生几年前开发的液态金属电池，该电池为一家名为Ambri的分拆公司奠定了基础，该公司希望在明年内交付首批产品。由于这项发明，Sadoway最近获得了今年的欧洲发明家奖。 …和电动汽车充电站 Sadoway说，铝硫电池的规模较小，也将使其在电动汽车充电站等用途上具有实用性。

他指出，当电动汽车在道路上变得足够普遍，以至于几辆车想同时充电时，就像今天汽油泵一样，“如果你试图用电池充电，并且你想要快速充电，那么电流强度太高了，以至于我们在给设施供电的线路上没有那么多的电流强度。“因此，拥有这样一个电池系统来储存电力，然后在需要时快速释放电力，可以消除安装昂贵的新电线为这些充电器供电的需要。 这项新技术已经成为一家名为Avanti的新分拆公司的基础，该公司已将专利授权给该系统，该系统由Sadoway和Luis Ortiz共同创立，Luis Orti也是Ambri的联合创始人。Sadoway说：“公司的首要任务是证明它能大规模工作。”然后对它进行一系列压力测试，包括运行数百个充电周期。 基于硫的电池会有产生与某些形式的硫相关的恶臭的风险吗？Sadoway说，这不是一个机会。“臭鸡蛋的味道在气体中，硫化氢。

这是单质硫，它将被封闭在电池内。”他说，如果你想在厨房里打开一个锂离子电池（请不要在家里尝试！），“空气中的水分会发生反应，你也会开始产生各种恶臭气体。这些都是合理的问题，但电池是密封的，它不是一个开放的容器。所以我不会担心这一点。” 研究小组成员包括来自中国北京大学、云南大学和武汉理工大学的成员；肯塔基州路易斯维尔大学；加拿大滑铁卢大学；伊利诺伊州阿贡国家实验室；和麻省理工学院。这项工作得到了麻省理工学院能源倡议、麻省理工大学德什潘德技术创新中心和新奥集团的支持。

来源：https://energypost.eu

上海沐睿科技服务有限公司是国内专业从事汽车法规合规的第三方咨询公司，多年来，为上汽，长城，宇通，大通，爱驰，蔚来等OEM提供汽车环保法规合规服务，团队跟踪与研究全球的环保合规，期待为更多的企业提供服务。www.automds.cn      

详情咨询info@murqa.com  

免责声明：版权归原作者所有，如有侵权请联系删除；文章内容属作者个人观点，不代表本公司观点和立场。转载请注明来源；文章内容如有偏颇，敬请各位指正。