锂电有望“再飞跃”！新型铝阳极可提高能量密度，更安全成本也更低

一块好的电池需要具备两个条件：为设备供电的高能量密度，以及能够安全可靠地充电数千次的稳定性。在过去的三十年里，锂离子电池占据了至高无上的地位——在智能手机、笔记本电脑和电动汽车上证明了它们的性能。

但实际情况是，目前已经开始接近锂离子电池的极限。随着下一代远程汽车和电动飞机开始进入市场，人们开始寻找更安全、更便宜、更强大的电池系统，以超越目前的锂离子电池。

美国佐治亚理工学院的一组研究人员正在使用铝箔制造能量密度更高、稳定性更高的电池。最新研究结果发表在《自然通讯》杂志上，新电池系统可以使电动汽车一次充电续航时间更长，制造成本更低，同时对环境也有积极的影响。

研究人员表示，“我们一直在寻找能量密度更高的电池，这将使电动汽车在充电后行驶更远的距离。有趣的是，我们可以使用铝作为电池材料，因为它具有成本效益，高度可回收性，并且易于使用。”

用铝制造电池的想法并不新鲜。研究人员在20世纪70年代调查了它的潜力，但效果并不好。当用于传统的锂离子电池时，由于锂离子在材料中进出时的膨胀和收缩，铝在几个充放电循环内就会断裂和失效。科学家得出结论，铝不是一种可行的电池材料，这个想法基本上被放弃了。

现在，固态电池进入了人们的视野。锂离子电池含有易燃液体，可能导致火灾，而固态电池含有不易燃的固体材料，因此可能更安全。正如上述研究所展示的，固态电池还可以集成新的高性能活性材料。

在经过最新研究后，科学家们认为，当铝作为电池阳极的材料使用时，铝将具有能源、成本和制造优势。但在电池测试中，纯铝箔很快就失效了。

因此，该团队决定采取不同的方法。他们没有在铝箔中使用100%的纯铝，而是在铝中添加了少量其他材料，以制造具有特定“微观结构”或不同材料排列的铝箔。他们测试了100多种不同的材料，以了解它们在电池中的表现。

研究人员指出，“我们需要与一种材料相结合，来解决铝作为电池阳极的基本问题。与传统的锂离子电池相比，我们的新型铝箔阳极在固态电池中表现出明显改善的性能和稳定性。”

研究小组观察到，铝阳极比传统阳极材料可以储存更多的锂，因此可以储存更多的能量。最终，他们创造出了性能可能超过锂离子电池的高能量密度电池。

研究人员说，“我们对铝阳极的一个好处感到兴奋，那就是它可以提高性能，而且它也可以非常具有成本效益。最重要的是，当直接使用箔片作为电池组件时，我们实际上省去了通常生产电池材料所需的许多制造步骤。”

“新型铝阳极电池可以为更强大的电池技术打开大门。这些铝箔阳极的初步成功为发现其他潜在的电池材料提供了一个新的方向，这有望为重新构想更节能、更具成本效益的电池结构开辟道路。”他们说。

该团队目前正在努力扩大电池的尺寸。与此同时，该小组也在积极探索其他材料和微结构，目标是为电池系统创造非常便宜的箔。