中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2021年12月3日，一家名不見(jiàn)經(jīng)傳的印度電池研發(fā)公司Saturnose發(fā)布了增強(qiáng)型鋁離子（Enhanced Altered Aluminum Ion，簡(jiǎn)稱(chēng) Ea2I）電池，并計(jì)劃推出固態(tài)可充電鋁離子電池，預(yù)計(jì)將于2022年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
Ea2I鋁離子電池與當(dāng)下鋰離子電池對(duì)比（來(lái)源：Saturnose）
對(duì)此，小編特意去Saturnose官網(wǎng)偷瞄了一眼，就從官網(wǎng)參數(shù)來(lái)看，Ea2I與其說(shuō)是鋁電池，倒不如說(shuō)是大號(hào)鋁電容。從Saturnose官網(wǎng)公布的Ea2I鋁離子電池與當(dāng)下主流鋰離子電池對(duì)比表來(lái)看，無(wú)論是造價(jià)、循環(huán)壽命、電池能量密度，Ea2I鋁離子電池對(duì)鋰離子電池都是阿威十八式地吊打，而且是全活不打折的那種。
關(guān)于鋁離子電池
當(dāng)下研究的鋁離子電池的工作原理是金屬鋁負(fù)極和電解質(zhì)之間發(fā)生的金屬鋁的沉積和溶解過(guò)程以及在電解質(zhì)和正極材料之間同時(shí)發(fā)生的氯鋁酸根離子或Al3+的嵌入和脫出反應(yīng)。
鋁用作電極可以追溯到1855年，Hulot使用鋁作為Zn(Hg)/H2SO4/Al電池的陰極。
鋁金屬首次作為電池的陽(yáng)極是1857年報(bào)道的Al/HNO3/C電池。
20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了可實(shí)用的Leclanche型干電池(Al/MnO2)，但此時(shí)的鋁電池依然是一次電池，不能進(jìn)行多次充放電循環(huán)。
1972年，Holleck使用NaCl-KCl-AlCl3熔鹽作為電解液在Al/Cl2電池結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了可逆反應(yīng)，但由于該電解液需要較高的溫度而很難實(shí)用化，因此尋找合適的鋁離子電池電解液成為這一時(shí)期的研究重點(diǎn)。
1984年，室溫離子液體成功運(yùn)用于鋁的電化學(xué)反應(yīng)中，在消除鋁金屬表面氧化層的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鋁的沉積和溶解。
2011年，Jayaprakash等使用AlCl3/［EMIM］Cl離子液體作為電解液，V2O5作為電池正極，鋁箔作為電池負(fù)極組裝了鋁離子電池，并實(shí)現(xiàn)了20圈的循環(huán)。
“一分鐘充滿電”的新型鋁離子電池（來(lái)源：Lin M C,Gong M,Lu B,etal.Anultrafastrechargeablealuminium-ionbattery）
2015年Lin等使用熱解石墨和氣相沉積制備的石墨烯等為正極，在AlCl3/［EMIM］Cl電解液中實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的鋁-石墨電池，代表了鋁離子電池領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。
目前，大多數(shù)鋁離子電池的工作都基于室溫離子液體電解液，而常用的電解液為成本較高，對(duì)水和空氣都較為敏感的室溫熔鹽離子液體。電解液腐蝕集流體、電池殼等問(wèn)題尚未解決，加上其較高的成本限制了商業(yè)化的應(yīng)用。
就在鋰電池中日韓三足鼎立的局面下，固態(tài)電池中日韓歐美緊張布局的背景下。Saturnose的高明之處在于完美實(shí)現(xiàn)二級(jí)跳，在莫迪老仙，法力無(wú)邊的加持下，成功的越過(guò)鋰離子和電解液，直接狙擊鋁離子+固態(tài)電解質(zhì)，而且豪言將于2022年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
關(guān)于Saturnose
Saturnose成立于2021年4月，是的，今年4月。
Saturnose的Ea2I電池最初由沙特阿拉伯的Dana風(fēng)投基金提供兩輪種子基金支持，五年來(lái)一直在“秘密”研發(fā)，學(xué)術(shù)研究在兩大洲進(jìn)行協(xié)同（美國(guó)注冊(cè)，印度團(tuán)隊(duì)組建）。
在Saturnose之前，斯坦福大學(xué)和澳大利亞石墨烯制造集團(tuán)（GMG）已經(jīng)發(fā)布了鋁離子電池化學(xué)研究，而Saturnose本身也承認(rèn)其研究受上述兩位的成果啟發(fā)。
要說(shuō)啟發(fā)，在2017年的時(shí)候，我國(guó)浙江大學(xué)的科研工作者們也研發(fā)出了一種“鋁-石墨烯電池”。該電池經(jīng)歷25萬(wàn)次充電-放電循環(huán)，充放電效率仍高達(dá)91%，容量損失很�。粚�(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)下1.1秒就能充滿電；低溫至零下40℃，鋁-石墨烯電池仍能穩(wěn)定充放電1000次；高溫至120℃，穩(wěn)定充放電45000次；即使電芯暴露于火焰中也不會(huì)起火或爆炸；該電池還有很好的柔性，在1000次彎折后容量完全保持。這項(xiàng)創(chuàng)新為鋁離子電池的實(shí)用化指出了重要方向，只是中國(guó)是三哥永遠(yuǎn)的痛，三哥不愿意承認(rèn)我國(guó)的優(yōu)秀。
Saturnose的Ea2I電池的商業(yè)化得到了印度政府以及Sanmina公司的商業(yè)發(fā)展副總裁Debasish Choudhury的支持。
他們計(jì)劃在印度建立一家電池工廠，以回報(bào)該國(guó)在電池化學(xué)領(lǐng)域投入的深厚學(xué)術(shù)和發(fā)展資源。此外，Saturnose計(jì)劃在其主要的電池研究中心——印度理工學(xué)院德里分校建立自己的技術(shù)中心，并與德國(guó)的THM Fraunhofer合作。
你笑三哥太瘋癲，三哥笑你看不穿
Saturnose是如何做到如此高性能指標(biāo)還能夠在明年量產(chǎn)的呢？或許來(lái)看看它的官網(wǎng)就可以了解一二。
最下方凈功率一欄，700Km？
最左邊的應(yīng)該是電池電量描述，單位是kWh？
充電平均1C，最大3C，如何12分鐘完成150kWh充電？
對(duì)正負(fù)極材料的描述中都多了其他宣傳文案中提都沒(méi)提過(guò)的硅？
這個(gè)鈮一會(huì)說(shuō)有，一會(huì)說(shuō)未來(lái)會(huì)有？
以上的小BUG在Saturnose官網(wǎng)還有很多，就不一一列舉了。
此外，關(guān)于Ea2I電池還有個(gè)問(wèn)題就是電極材料石墨烯。眾所周知，石墨烯是個(gè)好東西但就是貴，如果Ea2I電池要用到石墨烯，難以想象它能夠?qū)⒊杀窘档戒囯姵氐囊话胍詢?nèi)。
對(duì)此，Saturnose在采訪中表示：“我們已經(jīng)了從報(bào)廢的鋰離子電池中回收石墨，并將回收的材料重新用于下一代鋁離子電池的正極。”
所以究竟Ea2I有沒(méi)有用上石墨烯呢？回收來(lái)的石墨可不會(huì)自己變成石墨烯。
再者還有電解質(zhì)的問(wèn)題，Saturnose所宣傳的性能參數(shù)都是基于固態(tài)電解質(zhì)條件下的，但是目前鋁電池連電解液還沒(méi)搞清楚呢。
鋁離子電池，有戲？
（1）鋁金屬儲(chǔ)量豐富且價(jià)格低廉。
（2）鋁離子呈三價(jià)存在，比許多其他金屬具有更高的能量存儲(chǔ)能力。當(dāng)電池充電時(shí)，每個(gè)離子可以交換三個(gè)電子，而鋰離子只有一個(gè)電子。
（3）鋁金屬提供了與鋰金屬相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量容量(2980mAh/g)，甚至是除Be以外的金屬中最高約為金屬鋰四倍的體積容量(8046mAh/cm3)。
（4）鋰電池?zé)o法直接應(yīng)用不夠穩(wěn)定的鋰金屬作為負(fù)極，必須使用石墨或者硅來(lái)承載；鋁金屬可以直接作為負(fù)極。
（5）目前研究路線中，鋁電池的正極也不需要鈷、鎳，以及價(jià)格昂貴的稀土材料，成本具有優(yōu)勢(shì)。
電池用不同金屬陽(yáng)極的理論性能指標(biāo)（來(lái)源：李金杰/高性能鋁離子電池電極材料的研究）
鋁離子電池由于其獨(dú)特的多電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)和較高的理論比容量，目前受到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。常見(jiàn)體系如下圖。
鋁離子電池化學(xué)體系（來(lái)源：高靖宇等/多價(jià)離子電池的研究現(xiàn)狀與展望）
其中，高性能正極材料的探索對(duì)于鋁離子電池的發(fā)展最為重要。成本低廉的碳材料作為最受關(guān)注的鋁離子電池正極材料，在未來(lái)依舊可以通過(guò)雜原子摻雜、增大材料本身的比表面積以及修飾材料的缺陷活性位點(diǎn)來(lái)提高其循環(huán)穩(wěn)定性和比容量；其次過(guò)渡金屬化合物在循環(huán)過(guò)程中存在的最大問(wèn)題就是穩(wěn)定性太差，將其與導(dǎo)電性較好的碳基材料復(fù)合目前已成為較為有效的改性手段來(lái)提高過(guò)渡金屬基正極材料的循環(huán)性能和倍率性能。
此外，常用的電解液基本為成本較高，水和空氣都較為敏感的室溫熔鹽離子液體，未來(lái)仍需要設(shè)計(jì)制備較為安全穩(wěn)定的電解液來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁在電極材料中可逆的沉積和溶解，而且在保證不會(huì)腐蝕集流體、電池殼等的情況下還可以快速溶解掉金屬鋁表面的致密氧化鋁薄膜，從而提高鋁離子電池的電化學(xué)性能。
商業(yè)化才是王道
雖然目前關(guān)于鋁離子電池的研究很多，三哥也將二級(jí)跳展示的出神入化，但能夠成功商業(yè)化，才是最終決定這項(xiàng)技術(shù)到底行還是不行的重要因素。
一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)，從PPT到小試、中試、產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是馬克思說(shuō)的“驚險(xiǎn)的一躍 ”。任何一個(gè)科技成果的重大突破，都是產(chǎn)業(yè)積累和科技創(chuàng)新到了足夠地步，瓜熟蒂落、水到渠成的過(guò)程。世界上從來(lái)就沒(méi)有無(wú)源之水、無(wú)根之木。
鋰電池才剛剛到成熟期，離衰退還很遠(yuǎn)，說(shuō)被替代有點(diǎn)早了。雖然不知道未來(lái)一定會(huì)怎么樣，但至少隨著雙碳的推進(jìn)，以及新能車(chē)未來(lái)滲透率不斷提升的背景下，行業(yè)高景氣度會(huì)不斷提升，未來(lái)的確定性還是比較高的。
至于“來(lái)勢(shì)洶洶”的鋁電池，實(shí)際表現(xiàn)究竟如何，就等三哥的好消息吧。
參考來(lái)源：
格隆匯、踢車(chē)幫、財(cái)聯(lián)社
1、尉海軍等.鋁離子電池研究進(jìn)展
2、高靖宇等.多價(jià)離子電池的研究現(xiàn)狀與展望
3、李金杰.高性能鋁離子電池電極材料的研究
4、期刊《有色冶金節(jié)能》.浙大研發(fā)超級(jí)電池“鋁-石墨烯電池”
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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