來源：半導(dǎo)體芯科技編譯

鋰金屬有時被吹捧為終極陽極材料，因為它為特定的陰極提供最高的電壓和能量密度。但是，除非采取措施避免它們，否則鋰枝晶會在陽極上積累并誘發(fā)短路，從而點燃鋰離子電池的易燃液體電解質(zhì)。由北京大學(xué)的龐全全和麻省理工學(xué)院的Donald Sadoway領(lǐng)導(dǎo)的一個國際材料科學(xué)家團隊現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種完全避免該問題的電池。它結(jié)合了地球上一些最豐富的材料，是一種快速充電的鋁鈣電池，用熔鹽電解質(zhì)來操作。

盡管鐵是商業(yè)上最主要的金屬，但它并不具備制造高效電池的正確電化學(xué)特性。鋁，地球上最豐富的金屬，被證明是一個更好的陽極選擇。原則上，任何黃銅元素都可以作為陰極。但研究人員決定使用硫，這是其中最不貴的一種。在電極之間，他們選擇了熔融鹽NaCl-KCl-AlCl3。（圖中從左到右直觀地并列了鋁、硫和鹽晶體這些常見成分。）

由于熔點低于水的沸點，氯鋁酸鹽比其他高溫鹽的揮發(fā)性要低。它們也更實用：研究人員的概念驗證實驗表明，這種材料組合產(chǎn)生了高能量密度（根據(jù)電化學(xué)數(shù)據(jù)推算為526瓦時/升，與鋰離子電池的能量密度相當(dāng)），并在特別快的充電速度下經(jīng)受了數(shù)百次循環(huán)，在不到一分鐘內(nèi)達(dá)到完全充電。

更重要的是，盡管該團隊選擇氯鋁酸鹽熔融鹽電解質(zhì)主要是因為其熔點低，但新的實驗表明，鹽中的高濃度氯化鋁在這些充電速度下能抵制樹枝狀物短路的問題。研究人員推測，樹枝狀物的生長受到了微量溶解的硫化物的阻礙，眾所周知，硫化物可以作為一種平整劑。

鑒于所有組件的可用性，研究人員估計鋁-硫電池的成本低至每千瓦時8.99美元。這相當(dāng)于今天的鋰離子電池成本的12-16%。而且，由于熔鹽電解質(zhì)在500℃以上是熱穩(wěn)定的，對熱失控和火災(zāi)免疫，研究人員認(rèn)為，這種電池化學(xué)可能對電動汽車特別有吸引力。Sadoway已經(jīng)將這項研究作為Avanti公司的基礎(chǔ)，該公司是他共同創(chuàng)立的衍生公司，已經(jīng)獲得了該電池技術(shù)的專利授權(quán)。

新的電池也可能是為單個家庭供電的理想選擇，因為它們可以在必要的幾十千瓦時的存儲容量上實現(xiàn)盈利。今天的鋰離子電池對于這種儲能應(yīng)用來說仍然過于昂貴。

審核編輯 黃昊宇