揭秘，三倍续航“闪电充”铝电池，划时代革新？实验室美梦”？

锂电那些事

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近期一则关于动力电池的劲爆信息在市场刷屏：一种性能强劲的铝离子电池横空出世，

据福布斯报道，亚洲电池研发公司Saturnose计划推出一种固态可充电铝离子电池EaI，使用铝和铌以及固态电解质，阴极采用岩盐结构。这可能是世界上第一个商业级铝离子固态电池，有望取代风险较大的锂离子电池。Saturnose计划在2022年对其实现商业化。

图源：Saturnose官网

据悉，铝离子电池的能量密度1500Wh/L，有望提供600Wh/kg能量（技术先进的三元电池目前能超过200Wh/kg）。该公司表示，一组15kW的铝离子固态电池重量为565kg，能为电动汽车提供1200公里的续航（数倍于锂电池），且支持20000次循环充放电，在汽车上能获得长达15年的稳定寿命。该款电池不仅不使用镍和钴，充电时间还短得惊人。

以最新的市场价计算，金属锂吨价已经60倍于金属铝，电解钴也已攀上45万元/吨大关。市场迫切地寻找着更具性价比的材料。

从技术上来说，铝离子电池的应用具有广阔前景。此前，在2015年，斯坦福大学华裔化学教授戴宏杰（Hongjie Dai）团队就已发明了第一批高性能铝离子电池并发布在当年的期刊《自然》上，利用该铝电池模型，电池充电时间被急剧减少至一分钟。

不仅有斯坦福大学的研究成果，布里斯班石墨烯制造集团（Graphene Manufacturing Group，简称GMG）还进一步开发了石墨烯铝离子电池，具有“出色的高倍率性能”。在斯坦福大学的前期研究成果上大大进步，并在今年年底前开始了纽扣电池试生产。

为何铝电池能量密度是锂电池的3倍？

这是由于铝原子和锂原子有着不同的带电属性而决定的，那么我们就简单地对铝原子和锂原子结构，以及电离和冲放电进行一番了解。

铝是一种金属元素，铝原子相对原子质量为26.981539，元素符号为Al，原子序数为13，铝原子的原子核共有13个带正电荷的质子，周围环绕着13个带负电荷的电子，正负刚好相等，所以铝原子是没有电的。

铝原子结构中的13个电子可分为三层，形成283结构，也就是说铝原子的最外层有三个电子，而这三个电子很容易通过电离的方式去掉，而变成带电铝离子，因此，一个铝离子带三个正电荷。

当铝离子电池开始工作时，带正电荷的铝离子从电池负极出发，流向电池的正极，从而提供能量，这就是一次完整的放电过程。当充电时，正极内的铝离子获得三个电子后，重新返回负极。

锂也是一种金属元素，元素符号为Li，目前是地球上最轻的金属，锂原子内核有3个质子，周围环绕着3个带负电荷的电子，电子层为21结构，即最外层只有一个电子。锂原子在失去一个电子后变成锂离子，但锂离子只带一个正电荷。

尽管铝离子要比锂离子重得多，但是它们的离子半径非常接近，铝离子半径0.54 ，锂离子半径0.76 ，这意味着在同等条件下，铝离子所带电荷是锂离子的3倍，铝离子电池的能量密度当然是锂离子电池的3倍了。

电池取代锂电池？

这是一个有争议性的话题，有不少学者对铝离子电池的卓越性能产生质疑：一，充电12分钟就能充满，充电桩得需要多大功率啊？

不信来算算，565公斤重的铝离子电池（Ea2I）150KW，那么充电桩输出功率需要750KW，即750000瓦，目前的交流充电桩输出功率一般只有7000瓦，而最大直流充电桩输出功率也只有200000瓦，这显然是不够的。

二，铝离子电池的产电原理和锂离子电池是一样的，同样是金属，按理说一样会产生枝晶，为何说铝离子电池就不产生枝晶，永不燃爆呢？这真的让人很费解。

但个人认为，即便铝离子电池（Ea2I）充电12分钟、不产生枝晶都是假的，但只要续航能力增加三倍，价格便宜一半，那么它取代锂电池将指日可待。

铝电池取代锂电池还有一个更原因

锂是稀有金属，自然价格比较贵，锂在地壳中的自然含量只有1,100万吨，可开采储量只有410万吨，而现在人类一年就要使用2万多吨，200年就用完了，如果全球电动汽车销量增长10倍，那么20年就枯竭了。

而铝是常见的金属，储量非常丰富，价格便宜，地球总储量超过750亿吨，非洲、大洋洲、拉丁美洲，亚洲、欧洲都有分布，简直是要多少有多少，别说是200年，就算是用1万年也足够了。

所以，铝离子电池会取代锂离子电池，是人类社会发展的结果，就像汽车取代马车，新能源取代传统能源，手机取代传呼机，高楼大厦取代小平房，都是社会发展的大势所趋。

但Saturnose商业化量产铝离子电池的可能性仍要打上问号。

据Saturnose称，EaI电池最初由沙特阿 拉 伯的Dana Venture Fund提供两轮孵化资金，过去五年一直处于“保密开发”状态。仅有福布斯的报道对其进行了描述，未见于权威技术网站。其官网也较为简陋，充斥着大量研究报告摘录的图片。虽然其表示将在印度理工学院德里分校建立自己的技术中心，并与德国THM Fraunhofer合作，但一切目前尚未落地。

是否能够大规模实现技术革新，仍要在其商业化后，经历市场的检验。

来源：锂电那些事