中科院宁波材料所用石墨烯研制千瓦级铝空气电池

几天前，中国科学院宁波材料研究所成功开发了基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统。电池系统的能量密度高达510瓦时/千克，容量为20瓦时，输出功率为1000瓦

为了满足发展智能电网、移动通信、电动汽车和应急救援的需要，迫切需要开发高能量、低成本、体积小、寿命长的新型化学电源。传统通信基站通常使用大容量铅酸电池结合柴油发电机作为备用电源系统。目前使用的铅酸电池有1000多万组，体积和质量大，使用寿命短。金属空气电池是一种将金属材料的化学能直接转化为电能的化学电源。金属空气电池具有比能量密度高、储存时间长、待机时间长、适应温度范围宽的优点，是通信基站铅酸蓄电池备用电源的良好替代品。另外，金属空气电池的能量密度高达800Wh/kg，是目前商用锂离子动力电池的4倍以上。在电动汽车增程器的应用中也具有诱人的市场前景。

然而，金属空气电池产业的发展仍面临诸多技术瓶颈，影响其应用和推广。自2013年以来，宁波材料学院动力锂电池工程实验室开展了金属空气电池的研究。研究团队在石墨烯复合催化剂、新型结构空气阴极、金属阳极合金化、单电池制备技术等方面取得了一系列进展。其中，石墨烯复合锰基氧化物催化剂和新型石墨烯基高效空气阴极使单体电池的功率密度提高了25%，大大提高了金属空气电池的综合性能。

研究团队还对电池设计和系统集成技术进行了深入研究。2015年成功开发了一个能量密度为400瓦时/千克、容量为3千瓦小时、输出功率为300瓦的镁空气电池发电系统。

实际演示表明，新开发的电池系统可以同时为电视机、电脑、电风扇和10个60W的灯泡供电。据报道，该研究小组正在积极设计和开发一种5kW大功率铝空气电池系统，用于通信基站和电动汽车增程器的备用电源。目前，该研究团队具有小规模制备关键材料和部件、单电池和模块化电池堆的能力，并将在近期推动金属空气电池的产业化。(苏合香)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年6月12日)