动力电池最新研究成果曝光：
只需18 秒即可充满电。
成本仅为主流锂离子电池的六分之一，论文已发表在《自然》杂志上。
这种电池在低温下可以正常使用，在高温下也能保持稳定。
负责这项专利技术的教授之一已经成立了电池公司并获得了专利授权。公司迄今已融资810万美元（约合人民币5581万元）。
值得一提的是，这一突破背后的研究团队成员还有来自包括北京大学在内的国内高校的学者。
剩下的问题是：这种快速充电、成本更低、更安全的电池会影响当前的动力电池格局吗？
根据研究结果，这种双向快速充电铝硫电池成本低至每千瓦时8.99美元（约合人民币62元），是目前锂离子电池成本的12%-16%。
该电池的预计电芯能量密度为526Wh/I，与石墨-NMC622等锂离子电池的能量密度相当。
同时，不需要额外的主动冷却系统，可以避免热失控和火灾。
而且几乎没有枝晶形成，从而防止电池短路。
它是如何实现的？
首先，新型电池的原材料丰富且廉价。
新电池的阴极由硫族元素制成，例如硫和硒。
负极是铝，电解质是由NaCl-KCl-AlCl3 组成的熔融氯铝酸盐。
众所周知，铝是地球上含量最丰富的金属元素。同时，硫磺、氯化钠、氯化钾、氯化铝等也是常见的化学品。
而且这项研究表明，即使使用食品包装铝箔等劣质铝来制造负极，也不会影响电池性能。
这些因素大大降低了电池成本。
其次，用作电解质的碱金属氯铝酸盐熔体的共晶点比一般熔盐体系低得多，约为93。
这确保了电池可以在低至110C 的温度下运行，同时在使用过程中保持“自加热”，通过适当的绝缘保持自身温度。
这意味着不需要主动冷却系统。
由于热效应，一般锂离子电池需要冷却系统来使电池保持在最佳工作温度并提高效率。
同时，即使温度超过500，熔盐电解质仍然热稳定且不挥发，不会在高温下汽化，导致电池爆炸或着火。
此外，熔盐电解质除了熔点低之外还有另一个好处：防止电池短路。
这是因为电解液中的Al3+具有去溶剂化特性，可以阻止铝枝晶的形成。
最重要的是，新电池具有良好的循环稳定性，因此可以快速充电。
这是如何实现的？
论文主要展示了铝硒电池和铝硫电池的性能。
实验表明，在NaCl-AlCl3电解液（熔点约为115）中，铝硒电池即使在180时放电反应也很顺利，平均电压约为0.88V。
同时，当放电时间缩短至5小时或2小时倍率充满时，铝硒电池50次循环后电压无衰减，电池容量可维持在300mAh/g。
当充满电时间缩短至18秒时，铝硒电池容量仍保持在75mAh/g。
为了进行比较，通常铝金属电极和电解质使用EMIC-AlCl3（EMIC：1-乙基-3-甲基氯化咪唑）。
当EMIC-AlCl3电池的充满电时间缩短到6分钟（10C）及以下时，电池容量接近于0。
研究人员还改变了充电倍率，发现充满电时间为2小时（C/2）时，铝硒电池的可逆容量为520mAh/g； 6分钟190mAh/g； 18 秒时电量为75mAh/g。
对于铝硫电池，在NaCl-KCl-AlCl3 电解质（共晶温度约为93C）中，电池容量为525mAh/g，工作温度高达110C。
当放电时间恒定为2小时时，即使提高充电倍率，充满电时间缩短至6分钟，铝硫电池的电池容量仍可维持在500mAh/g。
当充满电时间缩短至18秒时，铝硫电池容量仍保持在210mAh/g。
相比之下，EMIC-AlCl3电池的充满电时间缩短至72秒，并且温度升高后电池容量接近于0。
而且，在论文设定的循环方案下，铝硫电池在高充电倍率（充满电时间为6-12分钟）和超高充电倍率（充满电时间为36-72秒）下可以维持数百次循环。 ）。
同时，Al3+离子在熔盐电解质中的沉积在动力学上是有利的，使得新电池充电比放电更容易，以实现更高的性能。
本文主要由北京大学庞泉泉团队和麻省理工学院Sadoway研究组共同研究。
研究人员还来自武汉理工大学、云南大学、路易斯维尔大学、滑铁卢大学、阿贡国家实验室等研究机构。
该论文第一作者为庞泉泉，现任北京大学材料科学与工程学院助理教授、博士生导师。
本科就读于华中科技大学材料科学与工程学院，在滑铁卢大学化学系攻读硕士、博士学位，并于材料系从事博士后研究麻省理工学院的科学与工程。
2020年，庞全全受聘于北京大学工学院能源与资源工程系。同年，庞泉泉入选全球跨学科领域高被引科学家名单。
庞泉泉的部分代表性论文庞泉泉在锂硫电池、锂金属电池、电解质、熔盐电化学等领域发表论文20余篇，发表在Nature Energy等化学、能源期刊和Joule，总共被引用超过7000 次。
唐纳德·萨多维(Donald Sadoway) 是麻省理工学院材料科学与工程系教授。主要研究非水介质电化学，包括熔盐和低温电解质的物理化学和电化学。
2020 年，Sadoway 获得了麻省理工学院能源计划的种子资助。 2022年，萨多韦凭借液态金属电池获得欧洲发明家奖。
此外，Sadoway 和Luis Ortiz 共同创立了电池初创公司Avanti，Sadoway 担任首席科学顾问。该公司已获得这项铝硫电池论文研究的专利。
去年4月，公司完成A轮融资，融资金额810万美元（约合人民币5581万元）。
投资公司包括比尔·盖茨(Bill Gates) 的Breakthrough Energy、世界七大石油集团之一埃尼(Eni) 的风险投资部门Eni Next。
Sadoway表示，公司现在的首要任务是证明铝硫电池可以大规模运行，然后进行一系列压力测试，包括运行数百个充电周期。
除了用作动力电池外，较小规模的铝硫电池还可用于电动汽车充电桩，以降低建设成本并提高充电速度。
而且这种电池还可以为单个家庭或中小型企业供电，存储容量约为数十千瓦时。
萨多韦表示，这篇研究论文的目的是提醒人们：
“如果你愿意投入时间和金钱，有比锂离子电池更好、更便宜、更安全的技术可供研究。”
Nature论文原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04983-9
本文来自微信公众号：智能汽车参考（ID：AI4Auto），作者：没有车
