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它能存储多少能量呢?
电池可以存储的能量由两个因素决定:其正负极间的电势差和电池材料能以电子和离子形式存储的电荷数。
根据荷电状态的不同,铝电池两极的电势差大约在2-2.5伏之间。这比锂电池通常的3.5-4伏的电势差要低。这就意味着大概两倍数量的铝电池串联起来才能产生和锂电池等同的电压。
每千克铝离子电池可以存储约70安时的电荷量,这大约是锂电池120-160安时的二分之一。
综合上述情况来看,铝离子电池的低电压和低电容量使得它的能量密度只有一般锂离子电池的四分之一(铝离子电池为40瓦时/千克,而锂离子电池为160瓦时/千克)。因此如果要用铝离子电池给你的手机,笔记本或者电动车供电的话就需要一个质量为相应锂电池四倍的电池。
它可以产生多少电能呢?
储能容量是衡量电池性能的一个重要标准,但并不是唯一标准。另一个重要标准是功率容量,也就是它可以安全并有效地进行充放电的速率。
电池充放电的速度取决于电池的材料发生电化学反应的速度和电离子在电池内部散射的速度。
斯坦福的学者特意把他们的铝离子电池设计为可以快速充放电的电池。为了加快电离子在电池负极的移动速度,他们研发了一种由独特的三维石墨泡沫制成的阴极,而其内部间距和表面积能加速离子移动。
斯坦福的铝离子电池使用了一种独特的三维石墨泡沫以加快离子在电池内的移动速率并达到了空前的充放电速度。
这种独特的负极可以使铝离子电池以空前的速度充放电。研究人员们以在一分钟内充满并完全放电的速率进行了电池充放电的测试。最终发现这种电池可以在一分钟内充满电,并在无显著容量降低或是效率受损的前提下在48秒到1.5小时内放电。
铝离子电池的快速充放电能力使其相比于传统锂电池有了决定性的优势。以质量为基准,一个一千克的铝电池可以产生3000瓦的功率—足够供给两到三个普通家庭的电量,尽管其持续时间不超过一分钟。相比之下,一个普通的锂离子电池只能产生大约200W的功率,大概只有斯坦福铝离子电池功率容量的十分之一。
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