动力电池最新研究成果曝光，

充满电只需要18秒。

成本仅为主流锂离子电池的六分之一，论文已发表在《自然》杂志上。

这种电池在低温下可以正常使用，在高温下也能保持稳定。

其中一位负责这项专利技术的教授已经成立了一家电池公司，并获得了专利授权目前，该公司已融资810万美元

值得一提的是，包括北京大学在内的国内高校学者也是这个突破性研究团队的成员。

剩下的问题:这种快充，低成本，更安全的电池会影响目前的动力电池格局吗。

什么样的电池。

根据研究结果，这种双向快速充电的铝硫系电池的成本低至每千瓦时8.99美元，是目前锂离子电池成本的12%—16%。

该电池预计电极能量密度为526Wh/I，与石墨—NMC622等锂离子电池相当。

同时，不需要额外的主动冷却系统，可以避免热失控和火灾。

并且几乎不形成枝晶，从而防止电池短路。

怎么发生的。

首先，新型电池的原材料丰富，价格便宜。

这种新型电池的正极是硫属元素，如硫和硒。

阳极是铝，电解质是由NaCl—KCl—AlCl3组成的熔融氯铝酸盐。

众所周知，铝是地球上最丰富的金属元素同时，硫磺，氯化钠，KCl和三氯化铝也是常见的化学品

而且这项研究表明，即使使用食品包装铝箔等劣质铝来制作负极，也不会影响电池的性能。

这些因素大大降低了电池的成本。

其次，碱金属氯铝酸盐熔体作为电解质的共晶点远低于一般熔盐体系，约为93℃

这就保证了电池可以在类似110°C的低温下工作，同时在使用中保持自热，可以通过适当的隔热来维持自身的温度。

这意味着不需要主动冷却系统。

但是由于热效应，一般的锂离子电池需要一个冷却系统来保持电池在最佳的工作温度，提高效率。

同时，即使温度超过500°C，熔盐电解质仍具有热稳定性和不挥发性，不会在高温下汽化，导致电池爆炸起火。

除此之外，熔盐电解质除了熔点低还有一个优点:防止电池短路。

这是因为电解液中的Al3+具有去溶剂化的特性，可以阻止铝枝晶的形成。

而且最重要的是，这种新电池循环稳定性好，可以快速充电。

这是如何实现的。

研究原理

本文主要介绍铝硒电池和铝硫电池的性能。

实验表明，在NaCl—AlCl3电解液中，铝硒电池的放电反应即使在180°C也很稳定，平均电压约为0.88V

同时，当放电时间缩短至5小时或充满电2小时时，铝硒电池50次循环后无电压衰减，电池容量可维持在300 mAh/g。

当充满电时间缩短至18秒时，铝硒电池容量仍保持在75 mAh/g。

相反，通常，对于铝金属电极，EMIC—AlCl3将用作电解质。

可是，当EMIC—AlCl3电池的完全充电时间缩短至6分钟或更短时，电池容量接近于零。

研究人员还发现，铝硒电池的可逆容量为520 mah/g，当它充满电2小时，通过改变充电率190 mah/g，在6分钟时，18秒时75毫安时/克

对于铝硫电池，在NaCl—KCl—ALC L3电解液中，工作温度可达110°C，电池容量为525 mAh/g

当放电时间恒定为2小时时，即使提高充电速率，将充满电时间缩短至6分钟，Al—S电池的容量仍可保持在500mAh/g。

当充满电时间缩短至18秒时，Al—S电池容量保持在210 mAh/g。

相比之下，EMIC—AlCl3电池充满电时间缩短至72秒，温度升高后电池容量接近于零。

而且在本文设定的循环方案下，Al—S电池在高，超高充电速率下可维持数百次循环。

同时，Al3+离子在熔盐电解质中的沉积在动力学上具有优势，因此在这种新型电池中充电比放电更容易实现更高的性能。

研究团队

本论文主要由北京大学庞团队和麻省理工学院Sadoway研究组合作完成。

研究人员还来自武汉理工大学，云南大学，路易斯维尔大学，滑铁卢大学，阿贡国家实验室等研究机构。

本科就读于华中科技大学材料科学与工程学院，硕士和博士就读于滑铁卢大学化学系，麻省理工学院材料科学与工程系博士后。

2020年，庞受聘于北京大学理工学院能源与资源工程系同年，庞入选全球跨学科领域高被引科学家名单

庞的部分代表性论文

庞在锂硫电池，锂金属电池，电解质，熔盐电化学等领域发表论文20余篇，已发表在《自然能源》和《焦耳》等化学和能源期刊上，总引用次数超过7000次

麻省理工学院材料科学与工程系教授唐纳德·萨多维主要研究非水介质中的电化学，包括物理化学和熔盐及低温电解质的电化学。

2020年，Sadoway获得了麻省理工学院能源计划的种子基金支持2022年，Sadoway因其液态金属电池获得欧洲发明家奖

此外，Sadoway和Luis Ortiz共同成立了电池初创公司两代情，Sadoway担任首席科学顾问公司已获得铝硫电池论文专利

去年4月，公司完成A轮融资，融资金额810万美元。

这些公司包括比尔盖茨的突破能源公司和埃尼集团的风险投资子公司埃尼Next。

Sadoway表示，目前，该公司的首要任务是证明铝硫电池可以大规模运行，然后进行一系列压力测试，包括运行数百次充电循环。

除了用作动力电池，小型铝硫族化物电池还可以用于电动汽车充电桩，降低建设成本，提高充电速度。

而且这种电池还可以为单个家庭或中小企业供电，储电能力在几十千瓦时左右。

Sadoway说，这篇研究论文的意义在于提醒人们:

如果你愿意投入时间和金钱，有比锂离子电池更好，更便宜，更安全的技术可以研究。

自然原文链接: