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鋁離子電池和鋰離子電池哪個(gè)更好(鋁電池和鋰電池誰(shuí)更好)

鋁離子電池和鋰離子電池哪個(gè)更好(鋁電池和鋰電池誰(shuí)更好)

發(fā)布人:鋁離子電池和鋰離子電池哪個(gè)好-格瑞普 發(fā)布時(shí)間:2023-06-26 瀏覽次數:2071

  隨著(zhù)電子產(chǎn)品的日益普及,電池的種類(lèi)也越來(lái)越豐富。鋁離子電池和鋰離子電池是目前市面上比較受歡迎的兩種電池。那么鋁離子電池和鋰離子電池哪個(gè)更好呢?

  鋁離子電池是一種基于鋁和空氣的電化學(xué)電池,它利用鋁在電解質(zhì)中的離子反應來(lái)產(chǎn)生電能。鋁離子電池有著(zhù)高能量密度、低成本、環(huán)保等特點(diǎn),在一些特定領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

  鋁離子電池(Aluminium-ion battery)是一類(lèi)可充電電池,放電時(shí),鋁離子從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極;充電時(shí),鋁離子又回到陰極。鋁離子電池與鋰離子電池功能相似,但由于組成和結構不同,電能輸出水平有所不同,鋁離子電池也表現出獨特的優(yōu)勢,如成本低、續航能力強、安全性高、使用壽命長(cháng)、原材料成本低等。

  一、鋁離子電池的原理

  鋁離子電池是一種基于鋁離子(Al3+)和負極材料反應的電池。鋁離子是一種典型的三價(jià)陽(yáng)離子,具有良好的穩定性和可溶性,因此成為了電池的理想正極材料。

  在鋁離子電池中,正極材料通常采用石墨材料,而負極材料則可以使用多種材料,如硫、硒、碳等。當鋁離子進(jìn)入正極時(shí),它們會(huì )與石墨中的氧氣發(fā)生反應,生成氧化鋁(Al2O3),釋放出電子和氫離子(H+)。同時(shí),負極材料中的材料會(huì )吸收這些電子和氫離子,進(jìn)而發(fā)生電化學(xué)反應。

  鋁離子電池的反應式可以表示為:

  正極反應:2Al3+ + 3O2 + 6e- → Al2O3

  負極反應:3H+ + 3e- + S → H2S

  整體反應:2Al3+ + 3S + 6H+ → 2AlS3 + 3H2

  通過(guò)這種反應,鋁離子電池可以產(chǎn)生高電壓和高能量密度的電能,具有較高的儲能能力和穩定性。

鋁離子電池

  二、鋁離子電池的結構怎么樣?

  1、正極

  鋁離子電池的正極是由鋁材料構成。在電池充電過(guò)程中,正極會(huì )釋放出氧化鋁離子(Al^3+),并在放電過(guò)程中接收氫氧根離子(OH^-)。正極材料通常采用石墨等材料來(lái)作為電極的載體,并涂覆有氧化鋁(Al2O3)和其它輔助物質(zhì)。

  2、負極

  鋁離子電池的負極也是由鋁材料構成。在電池充電過(guò)程中,負極會(huì )吸收氫氧根離子(OH^-),并在放電過(guò)程中釋放出氧化鋁離子(Al^3+)。負極材料通常采用多孔狀的鋁材料或鋁箔,以提高電極的表面積和反應速度。

  3、電解質(zhì)

  鋁離子電池的電解質(zhì)是非常規的有機物質(zhì)或離子液體,它可以在正極和負極之間形成離子傳輸的通道。電解質(zhì)具有較高的離子導電性和化學(xué)穩定性,能夠承受高電壓和高電流密度的作用。常用的電解質(zhì)有氯化銨-丁腈、氯化鋁-1-丁基-3甲基咪唑等。

  鋁離子電池的結構相對簡(jiǎn)單,由正極、負極和電解質(zhì)三部分組成。其中,正極和負極都是由鋁材料構成,而電解質(zhì)則是非常規的有機物質(zhì)或離子液體。這種結構設計的優(yōu)點(diǎn)是高能量密度、長(cháng)循環(huán)壽命、低成本和環(huán)保性好等,使鋁離子電池在各個(gè)領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用前景。

  三、鋁離子電池的特點(diǎn)有哪些?

  1、高能量密度

  鋁離子電池的能量密度非常高,可以達到每千克電池重量1000Wh以上。這意味著(zhù)鋁離子電池可以為電動(dòng)汽車(chē)等大功率設備提供長(cháng)時(shí)間的電力支持。

  2、高功率密度

  鋁離子電池具有較高的功率密度,可以在短時(shí)間內提供大量的電力輸出。這使得鋁離子電池非常適合于需要高功率輸出的應用,如電動(dòng)工具等。

  3、長(cháng)壽命

  由于鋁離子電池的陰極材料不會(huì )像鋰離子電池一樣與電解液發(fā)生劇烈的反應,因此它們具有更長(cháng)的使用壽命。鋁離子電池的壽命非常長(cháng),可以達到5000次以上的循環(huán)壽命。這意味著(zhù)鋁離子電池可以提供長(cháng)期的穩定電力輸出,無(wú)需頻繁更換電池。

  4、更環(huán)保

  鋁是一種豐富的金屬,而鋰則非常稀缺。因此,鋁離子電池相對來(lái)說(shuō)更加環(huán)保和可持續。更安全:由于鋁離子電池的陽(yáng)極是金屬鋁而不是鋰離子電池中使用的碳負極,因此它們不會(huì )像鋰離子電池一樣在過(guò)熱或短路時(shí)發(fā)生爆炸或起火。

鋰離子電池

  四、鋁離子電池和鋰離子電池哪個(gè)更好?

  1、相比現在廣泛使用的鋰離子電池,鋁離子電池是一種在許多方面都更加優(yōu)秀的新型電池,其實(shí)用化的關(guān)鍵是找到合適的正極材料。新型的鋁-石墨烯電池壽命超長(cháng),能在極短時(shí)間來(lái)自?xún)瘸錆M(mǎn)電,在零下40攝氏度到120度的溫度范圍內都能正常工作。這項創(chuàng )新為鋁離子電池的實(shí)用化指出了重要方向。

  2、低溫至零下40度,鋁離子電池仍能穩定充放電1000次,高溫至100度,穩定充放電4萬(wàn)5千次,即使電芯暴露于火焰中時(shí)也不會(huì )起檢那見(jiàn)火或爆炸。這一寬溫度使用范圍為將來(lái)鋁離子電池在極端溫度條件下的使用打下了基礎。這種電池還有很好的柔性,在10000次彎折后容量完全保持,展現出在可穿戴柔性電360問(wèn)答子器件中的應用潛力。

  3、除了立得生速門(mén)主安全、壽命長(cháng)、快速充電慢速放電等優(yōu)點(diǎn),相較于鋰離子電池,鋁離子電池生產(chǎn)成本將更低,還有電解出現的離子液體無(wú)毒等環(huán)保優(yōu)勢。今后,鋁離子電池不僅可以使用在如今通用的手機等小家電上,還將在電動(dòng)汽車(chē)等容易出現劇烈碰撞與高溫地方取代目前的電池。

  4、由于鋁離子電池的能量密度比較低,所存的電量沒(méi)辦法像鋰離子電池相同政查粒巴感玉著(zhù)八義高,同樣電量鋁離子電池會(huì )變得很大顆。雖然能量密度不如鋰離子電池,但鋁離子電池有機會(huì )在充放次數上取勝,可針對軌道車(chē)輛、大型電動(dòng)汽車(chē)等應用領(lǐng)域發(fā)怕區縮議反展,取代鉛酸電池、超級電容等。

  五、鋁電池究竟有多牛?

  1、能量密超高。鋁電池可以達到600Wh/kg,而目前磷酸鐵鋰電池普遍在140Wh/kg左右,只有部分三元鋰電池能超過(guò)200Wh/kg。這意味著(zhù)這款鋁離子電池的能量密度至少在現有電池的3倍以上,無(wú)人能及。我們舉個(gè)例子,一組560公斤重,功率為150千瓦的鋁電池組,可以提供1200公里的續航里程。

  2、使用年限長(cháng)。鋁電池可以進(jìn)行2萬(wàn)次的充電和放電,如果一天充一次,那么可以連續使用54年,可能車(chē)子都跑壞了,鋁離子電池還是好的。相比之下,即便是世界上最好的鋰離子,充放電次數也不超過(guò)3000次,這意味著(zhù)鋁電池有更長(cháng)的工作壽命。同時(shí)這款電池不使用鎳和鈷,不會(huì )像目前的鋰電池一樣容易爆炸,也更加安全。

  3、充電效率高。150千瓦的電池組可以在1分鐘內充滿(mǎn),而同樣功率的鋰電池,充滿(mǎn)的話(huà)需要15分鐘以上。

  4、原材料充足,成本低。鋁的儲量很豐富,鋁電池的生產(chǎn)將不會(huì )再被原材料所限制。而鋰元素是一種稀有元素,一組鋰離子電池動(dòng)不動(dòng)就好幾萬(wàn),并且在7至8年之后,由于鋰離子電池壽命到了,會(huì )更換一次。但是鋁離子電池(Ea2I)的價(jià)格將只有鋰離子電池的一半,由于鋁離子電池(Ea2I)壽命很長(cháng),可以把車(chē)開(kāi)到報廢,無(wú)需更換。

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