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铝离子电池真的可以吗？Saturnose公司宣布自研商业级固态可充电铝离子固态电池之前，就有不少的研究团队在研究铝离子电池了。其中就包括了浙江大学高分子科学与工程系高超教授领导的团队，他们在2017年12月宣布设计出了一种石墨烯薄膜为阴极、金属铝为阳极的电池。不过，这些研究团队所设计出来的铝离子电池都停留在实验室的阶段，暂时还无法量产商用。确实有不少学者认为，铝离子电池具有替代锂离子电池的潜力。铝离子电池在概率上和锂离子电池是非常相似的，只是它具有的是铝阳极，而不是锂阳极。从现在实验室已经设计出来的铝离子电池来看，铝离子电池具备的优势是能力密度更高、更安全以及更便宜的优势，并且用来制造电池的原材料铝元素都要比锂元素更加丰富。先来看看铝离子电池的技术优势这种新化学组成的体积能量密度超过1500Wh/L，重量能量密度有望达到600Wh/kg以上。据介绍，一组150kW的固态铝离子电池的重量为565kg，可为电动汽车提供1200km的单次充电续航里程，并可持续至少2万次充放电循环（相比之下，锂离子的最高充放电循环次数为5000次），在车辆使用过程中，可提供长达15年的稳定使用寿命。Dana风险投资基金创始人Ghayad Eid表示：“这项实验和研究演变成一个工业过程，将铝转化能达到最佳电子密度的合金。”Ea2I系统使用高能、改变(altered)和无序的岩盐结构作正极，目前正在对其原型进行测试。Eid表示：“当前的每千瓦锂离子电池，如能承受高达2000次循环，可在150℃内工作，那么这种铝离子每千瓦至少可以承受5000次循环，工作温度高达350℃，而且成本要低得多。”在获得专利的Ea2I化学工艺中，使用混合纳米技术来开发快速充电电极和电解质，采用铝和铌，以及固态电解质。Ea2I化学不使用钴或镍，不会出现锂离子电池的枝晶生长和热失控火灾问题，向固态铝离子电池又迈进了一步。据称，这使其比锂离子电池技术的成本要低50%，而且具有更高的能量、容量、循环和电池寿命。目前，铝离子电池的潜力已多次得到证实，但尚未进行商业测试。
不会的～虽然说新事物的出现必将取代旧事物，但是锂电池的发展历史已经非常久远，横空出世也需要很长一段时间考验，考验它的各方面的性能，这也需要很长时间，包括推广，再加上中间的一些复杂的过程，即使试验成功，面像国内或者国际市场也需要很长的时间，我觉得锂电池将被终结这一说法，我不太赞同
首先该电池的续航能力较强，其次寿命也提高了不少，然后比较环保，所以优势很大。
个人认为这个事情还很远，铝离子的技术还不是很成熟，而且也不能大规模生产，最关键是没有安全保障
1、优点，水系锌离子电池具有安全、成本低、环保、资源丰富且电化学特性优异等优点，被认为是有前景的储能器件。2、缺点，电池常用的液体电解液具有析氢析氧等副反应，同时还有较差的高低温性能和泄露的危险。
▲第一作者：宋丽娜、张伟、王颖；通讯作者：徐吉静教授 通讯单位：吉林大学
论文DOI：10.1038/s41467-020-15712-z
针对锂氧气电池存在的反应动力学缓慢而导致能量转换效率低的问题，研究者通常开发高效、稳定的正极催化剂来降低电池的充电极化电压提高反应动力。该工作将Co单原子固定于掺杂N的碳球壳载体上，用于锂氧气电池的高效催化反应，实验发现Li2O2形成和分解路线与LiO2在单原子催化剂的吸附能有关。研究明确指出，在放电过程中，原子级分散的活性位点能够诱导放电产物的均匀成核和外延生长，最终形成有利的纳米花状放电产物。在充电过程中，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，诱导充电反应由两电子路径向单电子路径转变。 得益于高分散的Co-N单原子催化剂的能级结构和电子结构所发生的根本性变化，大幅提升了电池的充电效率和循环寿命。与同等含量的贵金属基催化剂相比，达到600 mV充放电极化电压的降低和218天的长寿命循环。
锂氧气电池具有锂离子电池10倍以上的理论容量密度，被誉为颠覆性和革命性电池技术 。然而该电池还处于研发的初级阶段，受限于ORR和OER电化学反应动力学缓慢，电池的实际容量、倍率性能、能量效率和循环寿命距产业化应用还有很大差距。因而开发高效稳定的催化剂，是提高电池反应动力和循环效率的迫切需要。原子级纳米晶具有最大化的原子利用效率和独特的结构特点，往往表现出不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性，为调控电化学反应过程提供了多种可能。在锂氧电池中，电解液中可溶性LiO2中间体能够调控放电产物Li2O2的形成与分解路线。先前的研究结果表明[1]，不同的生成路线与LiO2在催化剂的不同晶面上的吸附能有关。 因此，探究单原子催化剂的尺寸效应对LiO2吸附能的影响，可能是一种调整低供体数电解质中过氧化锂形成与分解路径的新思路。这一新发现将为高能量效率和长循环寿命的锂氧电池的设计提供更多的选择。
单原子催化剂（SACs）是一类非常重要的电催化剂，其独特的单分散结构集均相催化和多相催化剂的优点于一身，拥有最大的金属利用率、优异的催化活性和稳定性。同时，SACs的活性位点相对简单确定且易于调控，因而这种独特的结构和性能使得单原子催化剂成为了一个非常理想的催化机理研究和性能优化的材料平台。然而当单原子催化剂与锂空气电池相遇，会擦出怎样的火花呢？本文采用原位聚合技术，设计合成了Co单原子嵌入的氮掺杂碳空心球（N-HP-Co）用于锂氧气电池的研究，并对其充放电过程进行详细分析。其结果表明，受益于N-HP-Co最大化暴露的CoN4单原子活性位点及活性位点在碳球壳上的均匀分布，降低了对LiO2的吸附能力，有效的改变了电池的反应路径，使得电池反应动力学得到极大提高，大幅提升了电池性能。
▲图一 单原子催化剂的合成过程。
单原子催化剂由于活性位点均匀性的提高以及配位环境的高度可控性，在许多催化反应中都表现出较高的催化活性。因此将单原子Co催化剂应用于锂氧气电池中，来探究对Li2O2形成与分解反应路径的影响。我们采用原位聚合的方法，以二氧化硅作为模板，盐酸多巴胺作为碳源，并在900 °C的氮气氛围内热解。
▲图二 单原子催化剂的特性表征。a, b) 样品的SEM图像（a：1微米；b：200纳米）；c) 样品的TEM图像（主图：200纳米；插图：10纳米）；d) 样品的EDX元素分析（50纳米）；e, f) 样品的HAADF-STEM图像（e：50纳米；f：2纳米）；g) 样品及对比材料的XRD图像；h) 样品的N 1s XPS光谱；i) 样品及对比材料的氮气吸附曲线。
▲图三 单原子催化剂的原子结构分析。a) 样品的XANES光谱；b) 样品的傅里叶转换的Co-K边光谱；c, d)样品在k和R空间的EXAFS拟合曲线。
N掺杂的碳球壳作为载体是锚定Co单原子的关键步骤。高角度环形暗场球差电镜（HAADF）、能量色散谱（EDX）元素映像图表和X射线吸收光谱（XAS）测试等关键性表征技术证实了单原子Co的成功制备和CoN4高活性位点的存在。
▲图四 单原子催化剂的放电机理研究。a) 样品及对比材料的放电曲线；b) 样品及对比材料的CV曲线；c) 样品及对比材料的倍率性能；d, e, f) 样品及对比材料的放电产物的SEM图像及相应的XRD谱图（500纳米）；h, i) 样品及对比材料的放电机理图。
受益于N-HP-Co SACs最大化暴露的CoN4单原子活性位点在碳球壳上的均匀分布，电极氧化还原反应动力学得到极大提升，加快了放电产物Li2O2的形成速率，大幅提升了电池的放电容量和倍率性能。与同等含量的贵金属催化剂相比，在相同的电流密度和容量下，N-HP-Co SACs具有更多的反应活性位点，因而更有利于生成纳米片状的Li2O2，并通过“外延生长方式”进一步组装形成有利的纳米花状Li2O2。这种特殊的放电机制有利于打破电荷传输限制和放电产物电化学绝缘的本质。
▲图五 单原子催化剂的充电特性。a) 样品及对比材料在不同充电阶段的紫外可见光谱图；b) 样品的充电机理图；c-h) 样品及对比材料上的不同结构对LiO2的吸附能。
为了更全面地了解CoN4单位点催化剂的充电机理，通过密度泛函理论(DFT)计算表明复杂的配位环境可以显著改变中心金属原子CoN4对LiO2*的吸附能力，从而调控反应的活性和选择性。可以看出，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，有利于提高LiO2在电解质中的溶解度，诱导充电反应过程由两电子路径向单电子路径转变。因而有利于提高电池的充电效率。
▲图六 锂空气电池的循环稳定性。a) 样品及对比材料的循环性能；b-e) 样品及对比材料在不同循环过程中放电产物的SEM图像（b, d：1微米；c, e：500纳米）；f, g) 样品及对比材料在不同循环过程中的放电产物的XPS光谱。
单原子催化的锂空气电池可以有效的抑制副反应的发生，并展现出优异的循环稳定性，充分验证了催化剂对放电产物的精准调控对稳定电池体系的重要作用。
▲图七 单原子催化剂在循环过程中的稳定性。a) 样品在全圈循环后的XPS光谱；b) 样品在多圈循环后的EDX光谱（200纳米）；c) 样品在多圈循环后的XANES光谱；d) 样品在多圈循环后的傅里叶转换的Co-K边光谱。
N-HP-Co 在50次的循环过程中，Co的单原子结构依然被保留。Co单原子在碳载体上的固有稳定性使它们在电化学反应中具有优异的耐久性，这一显著的优势与低成本的优势相结合，为金属单原子催化剂在锂氧电池反应路线的可调性提供了新的策略。
单原子催化剂的合成受到草莓生长过程的启发，采用二氧化硅为模板，原位聚合生成氮掺杂的Co单原子催化剂。由于单原子催化的本质特征，低配位环境和单原子与碳球壳之间的协同作用能够精准的调控锂氧气电池中放电产物的生成与分解路线。与同等含量的贵金属催化剂相比，单原子催化剂不仅能够调控放电产物的形貌，同时增加了放电容量，避免了过多的副反应的发生，极大地提高了电池的电催化性能。该研究提出的单原子催化正极的概念、设计、制备及催化机制，将为锂空气电池领域新型催化剂的发展提供新的研究思路和科学依据，具有鲜明的引领性和开创性特征。
参考文献 [1] Yao, W. T. et al. Tuning Li2O2 formation routes by facet engineering of MnO2 cathode catalysts. J. Am. Chem. Soc.,2019,141,12832-12838.
徐吉静，1981年7月出生于山东省单县，现任吉林大学，化学学院，无机合成与制备化学国家重点实验室，未来科学国际合作联合实验室，教授，博士生导师。光学晶体标准化技术委员会副秘书长。主要从事多孔新能源材料与器件领域的基础研究和技术开发工作，研究方向包括锂（钠、钾、锌）离子电池关键材料及器件，锂空气（硫、二氧化碳）电池等新型化学电源，外场（光、力、磁、热）辅助能量储存与转化新体系。近5年共发表SCI学术论文50余篇，其中包括第一作者/通讯作者论文：Nat.Commun.3篇、Nat.Energy 1篇、Angew.Chem.Int.Ed. 2篇、Adv.Mater.3篇、Energy Environ.Sci.1篇、ACS Nano 1篇、ACS Cent.Sci.1篇。迄今为止，论文被他引4000余次，单篇最高引用360次，12篇论文入选ESI高引论文，研究成果被Nature、Science等作为亮点报道。获授权发明专利和国防专利10项。曾获科睿唯安“全球高被引学者”（2019年）、吉林省拔尖创新人才（2019年）、吉林省青年 科技 奖（2018年）和吉林大学学术带头人（2018年）等奖项或荣誉。
、碰撞和短路,发现热安全性比磷酸铁锂好,钠离子电池拆开后,纳离子会迅速失活,迅速氧化,当然也会起火
碰撞和短路,发现热安全性比磷酸铁锂好,钠离子电池拆开后,纳离子会迅速失活,迅速氧化,当然也会起火
负极：锂电子电池最核心的是石墨，钠离子电池核心用硬碳，硬碳这个材料里面有一些微孔。正极：跟锂的电池类似，结构也是一样。钠离子电池有非常重要的氧化物，我们目前主要做三元，磷酸矾钠钠离子电池类似磷酸铁锂正极材料，性能非常好，容量大改120mA/g，法国科学院创业团队在做，磷酸铁钠不具备商业化价值。还有普鲁士蓝路线，非常便宜，不到1万一吨，原料廉价易得，但结晶水不容易去掉。隔膜：用主流的隔膜完全没有问题。电解液：将六氟磷酸锂换成六氟磷酸钠，六氟磷酸钠价格不会波动，规模化后会便宜稳定很多。溶剂：目前用的是碳酸酯，跟锂离子电池一模一样，跟锂离子电池充放电原理也一模一样。碳酸丙烯酯在锂离子电池中没有办法用，钠离子电池中可以用，低温性能非常好。总结而言，对隔膜影响最小，对电解液、正极、负极、钠盐跟锂离子电池相比有很大变化。4.能量密度120wh/kg是成组还是单体？（1）单体目前能做到120wh每公斤，工艺再成熟一点的话，做到130至140问题不大，成组打折大概80%-90%。5.钠离子电池主要市场？（1）目前发展钠离子电池不是为了替代锂离子电池，作为储能增量市场发展，基站电动自行车等对能量密度需求不高的领域是钠离子电池主要市场。（2）高端电动汽车市场上难以替换锂离子电池。6.单位体积能量密度跟磷酸铁锂相比怎样？ 跟磷酸铁锂相近，目前还未生产，都在做样机，目前大概低20%-30%。7.钠离子电池产业链准备比较充分，为什么还没有看到钠离子电池的量产？（1）技术成熟有一个过程，其价格会比锂离子电池贵；（2）材料成本考虑，硬碳量比较小，还未规模化。8.将来钠电池大规模量产，正极技术路线看好哪个？（1）铜状氧化物的镍铁锰和铜铁锰体系，可能会有一些衍生物，成熟度比较高。（2）普鲁士蓝，非常有优势，但短板也巨大。9.钠离子电池和锂离子电池制造工艺上区别？（1）制造工艺上非常接近，几乎不用改任何设备和东西，只要在工艺上做一些微调。如果有一条锂离子电池生产线，可以同步直接生产钠离子电池是一点问题都没有的；（2）在技术上有一点配方区别；10.钠离子电池量产存在哪些问题？（1）产业成熟度不够，正极材料、负极材料、电解液需要规模化供货生产；宁德时代会推动钠离子电池的发展。11.按照目前产业化规模发展的水平，到哪些时间段，能够做到与锂离子电池成本相当？（1）目前磷酸铁锂大概在5毛钱-6毛钱一瓦时，不考虑研发投入、原材料的成本，按正常的采购的话，目前我们大概算起来在5毛多钱一瓦时，情况比较理想。（2）原材料、正极材料、负极材料和电解液配合配套上去，可能三年左右时间会真正应用到规模上去，而且比磷酸铁锂电池要便宜，能不能到2毛钱每瓦时，可能需要一些时间，按照宁德时代推的速度，大概2-3年。12.钠离子电池安全性怎么样？热失控上跟磷酸铁锂相比怎么样？（1）样机做出来前，我们认为钠离子活性更高，认为早期钠离子电池安全性不如锂离子电池。（2）电池做出来以后，我们做了很多测试，包括穿刺、碰撞和短路，发现热安全性比磷酸铁锂好，钠离子电池拆开后，钠离子会迅速失活，迅速氧化，当然也会起火，但相比锂离子电池要好一点。（3）至于后面的变化，我们仍在研究。但目前的数据显示安全性比锂离子电池好一点。13.钠离子电池是否会跟动力电池有分层？（1）做钠离子电池不是去替代锂离子电池，而是部分取代，因为钠离子电池能量密度一定追不上高镍三元，中高端电动车市场能量密度需求比较高。（2）我们国家锂资源70%都需要进口，国外对中国锂资源进口会影响锂离子电池生产，钠离子电池是对锂离子电池的支撑和保障。14.跟磷酸铁锂电池相比，单体能量密度的天花板大概是什么情况？（1）铁锂的天花板已经很接近了，能做到100~180wh/kg，目前铁锂靠近极限；（2）钠离子电池可以做到200wh/kg左右，能量密度天花板高于铁锂电池，目前技术还未成熟大概可以做到130wh/kg。15.钠离子电池容器问题，EC，DMC，DEC或者EMC应用相对用量会多一点？用每个公司的技术方案不一样，但是都会用，针对低温，针对高温，针对不同的循环寿命的配方都会有一点差异区别。16.钠离子电池对隔膜生产影响不大，对其他材料生产企业影响较大，这些企业怎样转型？从设备来讲难度不大的，技术难度有一些，得有技术的一个支撑。17. 现在循环大概是4000次左右，极限的状态还能再提升到多少？如果提升之后，是不是说所有的可能的场景都能够运用？（1）循环寿命是根据材料体系、制造工艺等成熟起来，它的寿命是一步一步得到提高的。10年宁德时代动力电视循环寿命只有500~800次，目前能做到8000-10000次。（2）早期我做出来大概500次循环，目前3000次-40000次，循环寿命没有一个天花板，只要成熟了以后，会逐步提高，后面做到5000-8000次问题不是很大，我们希望能到10000次。（3）产品应用都是没有问题的，只要应用需求端忍受能量密度，体积能量密度我相信都可以用。 $宁德时代(SZ300750)$ $赣锋锂业(SZ002460)$ $比亚迪(SZ002594)$ 全部评论用户头像浅水喧哗12021-11-27 23:14不喜欢用户头像小白和韭菜最配了回复@长缨在手敢缚苍龙: 我也是这么觉得的。那么国外厂难道没有实验室。最终选择了锂肯定是有原因的。至少目前钠比不上锂技术成熟，方便普及2021-09-18 09:52不喜欢用户头像随波逐流o3m钠电池区别2021-09-17 11:55不喜欢用户头像暴利收割机回复@yangfyz: 当初锂电池你也这么说[大笑][大笑][大笑]2021-07-04 15:17不喜欢用户头像国定路M2021-05-24 07:49不喜欢用户头像时代韭菜回复@长缨在手敢缚苍龙: 还有就是为了解禁股票不塌方，2021-05-23 23:33不喜欢用户头像yangfyz能说的只有一个，有那么容易国外早成功了，最终选择锂不是没有道理的，绝不是拍拍脑袋就决定的，难道人家都傻嘛？合理的解释只有一个，目前对应的锂材料价格太高了，觉得压缩了它的利润空间，所以搞个新花样出来，吸引市场眼球，目的是为了好讨价还价！！！鄙视！展开2021-05-23 23:093不喜欢用户头像杭州战神回复@骑蜗牛逛A股: 你还悟道呢，还不允许别人学习？2021-05-23 22:141不喜欢用户头像骑蜗牛逛A股都在写“学习”，个人感觉学习个毛线，这么爱学习，早上名牌大学当基金经理了！2021-05-23 21:201不喜欢用户头像长缨在手敢缚苍龙别想了，你当全世界科学家都是傻子吗，锂好钠好这是经过科学无数次验证的，宁德时代这次说钠信息扩大化明显就是空头狗们取锂电筹码的伎俩;那些踏空锂电的空头机构们就是急了2021-05-23 21:058不喜欢加载更多评论封面图片专刊雪球专刊 特别版雪球特别版——段永平投资问答录（投资逻辑篇）段永平：著名企业家，小霸王品牌缔造者， 步步高创始人，vivo和OPPO 联合创始人，网易丁磊生命中的贵人，拼多多黄峥的人生导师。他同时也是著名投资人，早期投资网易获100倍以上回报，目前重仓茅台、苹果等优质公司查看专刊大盘解析收评01-03【A股2023迎开门红，两市超4200股收涨；数字经济板块掀涨停潮，信创、数据要素、软件等轮番领涨；蒙脱石散概念发酵；锂电、光储等赛道股午后表现亮眼】 三大股指早盘小幅走低后持续走升，截至收盘，沪指涨0.88%，深成指涨0.92%，创业板指涨0.41%。两市全天成交7888亿，超4200股收涨，北向资金净卖出5亿元。午评01-03【沪指涨0.56%，收复3100点，两市超4000股上涨；数字经济板块持续飙涨，软件、信创、数据要素等集体走强；酒店、旅游板块大幅下挫，西安旅游跌停】 数字经济板块持续飙涨，软件、信创、数据要素等集体走强，新冠特效药板块再度活跃，蒙脱石散概念发酵，证券板块不振，酒店、旅游板块大幅下挫。 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优势就是钠离子电池的制作比锂电池更节省原料，而且费用也很低，而且钠离子电池比锂电池续航时间更久，所以说现在才开始发展钠离子电池的制作。
钠离子电池优缺点如下：
优点是钠离子资源丰富，地球上拥有钠资源储量丰富、分布广泛，相比锂电池材料，获取资源方便，有利于将产业最大。成本低廉，随着纳离子电池批量生产后，价格会越来越便宜，这正是钠离子资源丰富、开采成本低。安全性高，钠离子电池安全性高不易起火和爆炸。
缺点是钠离子电池能量密度较低，供应链需要完善目前，锂离子电池非常完善，而钠离子电池算是新产业，还是落后于锂离子电池，整个供应链上缺少强有力的企业做保障，供应链还有待完善。
钠离子电池
钠离子电池（Sodium-ion battery）是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。2018年12月，南京理工大学夏晖教授与中外团队合作，首创结构设计和调控方法，在锰基正极材料研究方面取得重要进展。
2021年8月，工信部发布公告有关部门将支持钠离子电池加速创新成果转化，支持先进产品量产能力建设。同时根据产业发展进程适时完善有关产品目录，促进性能优异、符合条件的钠离子电池在新能源电站、交通工具、通信基站等领域加快应用。
成果简介
有机化合物材料环保，资源丰富，结构通用性强，组装成本低，被公认为阴极材料用于锂离子和钠离子电池。然而，有机化合物固有的较高溶解度和较低电导率材料严重影响其工业应用。 本文，青岛大学Cunguo Wang（第一作者）与中科院苏州纳米所等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater.》期刊 发表名为“High-Performance PDB Organic Cathodes Reinforced by 3D Flower-like Carbon for Lithium-/Sodium-Ion Batteries”的论文， 研究报告了一种具有三维花状多孔碳结构(PDB/3D-FC) 的聚（2,3-二硫-1,4-苯醌）复合材料。
原位聚合方法使得PDB的分布更均匀，并且三维花状多孔碳结构防止 PDB 的积累。此外，PDB/3D-FC 的分级多孔结构为电子/离子提供了有效的传输路径。受益于理想的制造策略和精心挑选的材料中，DB/3D-FC电极在锂离子电池中显示出203 mAh g–1的优良倍率容量，在钠离子电池中显示出183 mAh g–1的优良倍率容量。本文报道的制备策略是通用的，适用于增强其他有机电极的电化学特性材料.
图文导读
图1. 由导电碳和有机材料组装PDB/3D-FC电极的方案
图2. 形态和成分分析
方案1. 制备聚合物PDB的合成路线
图3. (a) 3D-FC 和 PDB/3D-FC 的 XPS 光谱。(b) 3D-FC 的高分辨率 N1s 光谱。(c) S 2p 和 (d) C 1s 的 PDB/3D-FC 的 XPS 光谱。
图4. 用于 LIB 的 PDB/3D-FC 阴极的电化学性能。
图5. SIBs的PDB/3D-FC阴极的电化学性能。
文献：
现在新型的磷酸铁锂电池，安全性更好，而且成本更低。
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没分，你在说什么呀，笨蛋
一.锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。二.锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。