Nature上“一分钟充满电”的超级铝电池是什么原理？(视频)

作为一个手机聚会，手机没电可能是最致命的事情。目前，普通智能手机中使用的锂电池需要一个小时才能充满电。然而，一个小时还是有点长，我经常有这样的痛苦经历:我的手机没电了，但我必须马上出去。

现在，一项颠覆性的技术可以解决上述问题:斯坦福大学的中国化学家戴宏杰的团队刚刚发明了一种新型铝离子电池，这种电池“一分钟内充满电”，4月6日发表在《自然》杂志的网上。除了充电速度极快之外，该电池还具有其他优点，如使用寿命长(7500次充放电后容量不会损失，而目前广泛使用的锂离子电池最多只能充放电1000次)、灵活性(即使弯曲折叠也能照常供电)和良好的安全性(您可以钻穿它而不会发生任何危险事故)。

铝电池的反向攻击

铝电池成本低，难以燃烧。科学家已经研究了几十年，但是他们仍然不能解决一个严重的问题:它们的寿命很短。正极和电解液是铝电池的弱点。以前的材料经不起反复的充放电循环——几百次充放电循环后，铝电池的容量会严重下降。

戴宏杰领导的研究小组在这一点上取得了突破。他们发现了一种新型石墨材料——石墨泡沫。泡沫石墨只能作为电池的正极(负极由铝制成)，电解液采用离子液体，即室温下由所有离子和液体组成的离子化合物，具体成分为有机盐(化学表达式为

一种新型铝电池的原理图。照片来源:林超，龚gm，陆波，等。一种超快速可充电铝离子电池

从扫描电镜照片可以看出泡沫石墨的开放框架结构。[图片来源:林明c，龚敏，陆博，等.一种超快速可再生铝离子电池[j].《自然》, 2015。

除了快速充电之外，这种新电池还具有“鸡蛋”的其他优异性能。当读者在《自然》网站上浏览这篇论文的在线版本时，可以看到作者附上的两个视频，展示了这种新电池的可弯曲性和安全性:不管它有多弯曲，电池通常都能为发光二极管灯泡供电，因为构成电池的材料——电极(铝和石墨)和隔板——都是可弯曲的。

无论弯曲程度如何，电池通常都能为发光二极管灯泡供电。视频来源:林明灿，龚敏，陆波，等.一种超快速可再生铝离子电池[j].中国电工电子技术，2004 .《自然》, 2015。

铝电池的另一个优异性能是它非常安全:即使它被钻孔机钻穿，电池也不会爆炸或燃烧，甚至温度也不会上升很多，这是由于电解液的不易燃性。

即使用钻头钻透，电池也不会爆炸或燃烧，甚至温度也不会升高很多。视频来源:林明灿，龚敏，陆波，等.一种超快速可再生铝离子电池[j].中国电工电子技术，2004 .《自然》, 2015。

戴宏杰表示，这种新型电池不仅可以用于灵活的电子设备，其超快的充电速度和长的使用寿命，还意味着它可以用来储存可再生能源，如风能和太阳能在电网中。因此，尽管它的电流电压只有传统锂电池的一半，但科学家们仍然相信，在正极材料的性能不断提高之后，这种新型铝离子电池将在电池行业引发一场新的革命。