铝基电池具有比今天的商用电池技术更高的存储容量的潜力,并且依赖于更便宜,更丰富的材料,因此长期以来一直吸引着科学家。但是,关于货架寿命和可循环性的问题使这种情况无法进一步发展成商业利益。
2021年前几个月,铝电池技术取得了令人鼓舞的发展,中美两国大学之间的合作展示了稳定,超快的可充电铝电池。现在,美国康奈尔大学的科学家展示了这项技术的进一步发展。
在他们的论文,在利用界面金属衬底键合高容量铝和锌电池阳极电沉积调节形态,发表在自然能源,由康奈尔为首的组显示了与99.8%可逆性的电池在大于3600小时周期时间。该论文的主要作者郑晶旭说:“这种电池的一个非常有趣的特性是,阳极和阴极仅使用了两种元素-铝和碳-它们既便宜又环保。”“它们的使用寿命也很长。”
通过为电池电极使用三维而非平面结构,该小组能够在电池循环时更精细地控制铝的分层。Zheng解释说:“我们利用化学驱动力来促进铝均匀地沉积到建筑的孔隙中。”“电极要厚得多,动力学要快得多。”
该小组进一步指出,铝倾向于与分隔阳极和阴极的隔板反应,导致电池失效,并掺入了交织碳纤维基材,该基材与铝形成了更牢固的结合。
研究人员说,类似的方法也可以应用于其他材料,并建立在早期的锌基电池工作的基础上。康奈尔大学工程学教授Lynden Archer说:“尽管与稳定电池中锌和锂金属电极的早期创新在表面上有所不同,但原理是相同的。”“设计能够提供大的热力学驱动力以促进成核的基材;而且,诸如表面张力之类的力在小范围内会很大,从而防止了金属电极的失控生长。”