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电动知家消息,据国外媒体报道,目前,国际纯化学与应用化学联盟(Iupac)最新发布一份名单,列出对人类生活方式产生重大影响的十种新兴化学技术。毫无疑问,今年全球最大的焦点问题是新冠病毒,该名单除了治疗新冠病毒方面的最新技术,还有涉及能源效率、治理污染和气候变化等方面的领先技术。其中一项跟新能源汽车相关,就是双离子电池。

2019年,锂离子电池技术获得诺贝尔化学奖,但是今年最新研制的双离子电池又将电池技术推向新的高度。锂离子电池使小型化储能设备成为可能,为笔记本电脑、智能 手机 和电动汽车提供动力,然而它也有缺点,锂和钴相对稀少,是不可持续开采资源之一,而双离子电池能够完美地替代它们。 双离子电池是指阴离子和阳离子参与储能的电池,双离子电池比锂离子电池更加环保,因为它们的电极可以采用廉价而丰富的材料制成。 目前,研究人员正在尝试使用无毒有机溶剂(例如水)制造廉价的双离子电池,并提高可持续性,化学家还发现使用钠、钾或者铝生产这些电池的新方法,这些资源数量比锂更丰富。

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双离子电池的工作原理也有别于传统锂离子电池,充电过程中,正极石墨发生阴离子插层反应,而铝负极发生铝—锂合金化反应,放电过程则相反。这种新型反应机理不仅显著提高了电池的工作电压(3.8—4.6V),同时大幅降低电池的质量、体积及制造成本,从而全面提升了电池的能量密度,从而提高电池的续航时间。 采用的锂离子电池制造成本较高,电池废弃会造成严重的环境问题。 特别是新能源汽车用的动力电池都存在成本和续航里程的挑战。

而唐永炳团队发明了一种新型高能量密度铝—石墨双离子电池技术,可制造全新的高效、低成本储能电池。 2016年3月29日,中科院深圳先进技术院唐永炳研究员从德国获悉,他们的成果在国际顶级期刊《先进能源材料》上发表,德国科学网报道称,该技术将对现有锂电产业产生重大影响。 这种新型电池把传统锂离子电池的正负极进行了调整,用廉价且易得的石墨替代已批量应用于锂离子电池的钴酸锂、锰酸锂、三元或磷酸铁锂作为电池的正极材料; 采用铝箔同时作为电池负极材料和负极集流体; 电解液由常规锂盐和碳酸酯类有机溶剂组成。 该电池工作原理有别于传统锂离子电池,充电过程中,正极石墨发生阴离子插层反应,而铝负极发生铝—锂合金化反应,放电过程则相反。 这种新型反应机理不仅显著提高了电池的工作电压(3.8—4.6V),同时大幅降低电池的质量、体积及制造成本,从而全面提升了全电池的能量密度。

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