中国科学院深圳先进技术研究院的一个研究团队日前报告说，他们开发的一种新型铝-石墨二元离子电池具有环境友好、低成本等特点，能克服传统锂离子电池的一些局限，在电子设备和电动汽车等领域具有广阔应用前景。
这项发表在新一期德国学术杂志《先进能源材料》上的研究说，新型铝-石墨二元离子电池的电极材料是低成本、对环境无污染的铝和石墨，电解液则由传统的锂盐和碳酸盐溶剂组成。与传统锂离子电池相比，这种新型电池的重量、体积和材料成本显著减低，但能量密度(即单位体积内包含的能量)却提高不少。
由于电子产品、电动汽车等行业的带动，近年全球电池需求量持续上涨。依据美国市场研究机构弗里多尼亚集团的数据，未来全球电池需求量继续以每年7.7%的速度增长，到2019年其市场规模总额将达1200亿美元。
锂离子电池是目前最主流的电池类型，因为其电极中一般含有镍、钴等重金属元素，废旧锂电池进入环境会造成重金属污染。此外，锂电池发展也面临比功率(即电池输出功率与电池的质量之比)、能量密度等参数即将达到极限等技术瓶颈。
领导这项研究的中科院深圳先进技术研究院研究员唐永炳说，与传统锂电池相比，这种新型电池的产品成本可降低约50%，比功率能增至传统锂电池的1.3到2.0倍，能量密度可提高到传统锂电池的1.6至2.8倍，具有明显优势。
唐永炳介绍说，新型铝-石墨二元离子电池的工作机制是“离子嵌入”和“形成合金”同时发生的二元过程。充电时，电解液中的阴离子嵌入石墨制成的阴极，而锂离子作为阳离子会沉积到由铝制成的阳极上，形成铝锂合金。放电过程则与此相反。由于电池中的铝电极同时充当阳极和集流体(汇集电池中活性物质所生成电流的基体金属)，可显著提高电池的比功率和能量密度。
研究人员表示，这种新型电池在电子产品、电动汽车等设备上具有广阔的应用前景，进入商业化生产后将有助提高上述设备的性能。
