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如今的大多数移动设备都选择使用锂电池,这主要是因为这种电池较高的能量密度。但是,由于对锂电池能量密度的提升空间存在质疑,研究者们也已经开始寻找其他的替代材质,比如铝。
铝是一种更具潜力的替代材质。这种化学物质的储量充足、价格便宜、重量很低,且每一个原子在充放电循环过程中有能力释放最多3个电子。对比之下,锂只能释放一个。但是,铝电池本身的表现目前较为令人失望,其性能在经历数个循环之后便会大幅降低。不过在最近,斯坦福大学的研究者们设法制作出了一种在经历超过7000次充放电循环之后依然能够保持稳定的铝电池,且这种电池还具备柔性和不易燃的特性。但考虑到研究者目前还未能利用到铝其他一些更具吸引力的属性,未来的研发工作依然还将很繁重。
作为一种纯金属,锂可以说是糟糕的电池材料。锂金属电极容易在充放电循环当中变形或短路,这也就是为什么我们使用的是锂离子电池——锂本身会混合其他的元素,这就是麻烦产生的根源。由于这个问题的存在,锂电池需要使用一种不同的电极材料,这又带来了重量和复杂性的增加。
目前,铝电池依然无法产生足够高的电压,特别是在多次充电循环之后。而斯坦福的研究者所制作的铝电池使用了铝材质的阳极和石墨材质的阴极——这种材料的组合让产生充足的电压成为可能(大约2V),即便是在经历数千次充电循环之后。
这种电池可在1分钟内完成充电,制作成本很低(铝比锂更便宜),且本身是柔性的(可适应不同形状的设备)。此外,相比有起火风险的的锂电池,铝电池的安全系数要高得多,即便在工作时被钻出一个洞也不会着火。
但在大规模应用之前,研究者们还需要解决一个问题。虽然斯坦福的铝电池是同类材质电池当中电压最高的,但相比3.7V或4.2V的普通手机锂电池依然还有一定差距。不过研究者相信,这个问题并非是不可解决的。在改良了阴极材质之后,电压和能量密度最终也将得以增加。
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