外媒6月17日报道，位于澳大利亚布里斯班的石墨烯制造集团（Graphene Manufacturing Group，GMG）开发了石墨烯铝离子电池，GMG公司表示，这种电池的充电速度是最好的锂离子电池的60倍，而且可以容纳最好的铝基电池的3倍能量。石墨烯铝离子电池，是由昆士兰大学（UQ）澳大利亚生物工程和纳米技术研究所利用突破性纳米技术制造的。这种电池利用纳米技术将铝原子插入石墨烯界面的小孔中。具体的铝离子电池组合物，由铝箔阳极、石墨烯阴极和氯化铝电解液组成。产品设计中不使用锂、铜、锰或钴。
如果GMG的研究证明卓有成效，石墨烯铝离子电池可以为电动汽车电池的许多问题提供答案。它们的续航里程更长，充电速度更快，而且由于其稳定的基础材料，更容易回收，因此是一种更可持续的解决方案。新型石墨烯铝电池也更安全，因为没有电流上限，所以不会导致自发过热。
专业出版物《Advanced Functional Materials高级功能材料》总结称，这种电池具有“出色的高倍性能（149 mAh g−1，5A g−1）。测试还显示，这种电池的使用寿命是锂离子电池的3倍。
GMG的铝离子电池，并不是市场上唯一正在开发中的石墨烯铝离子电池，但GMG董事总经理Craig Nicol说，GMG开发的这种电池很容易成为续航最强、最可靠、充电最快的电池。这种铝离子电池充电很快，基本上就是一个超级电容器，它可以在不到10秒的时间内为电池充电。
Nicol还说，新电池的功率密度远高于目前的锂离子电池，并且没有锂电池通常面临的冷却、加热或稀土问题。同时，这种电池目前也不存在温度问题。Nicol说：“电动汽车锂离子电池组所占空间的20%，与电池的冷却单元有关，而GMG开发的铝离子电池，很有可能根本不需要冷却或加热。到目前为止，它不会过热，在零度以下运行良好。”
新的电池技术，也可以工业化，以适应目前的锂离子外壳，如大众汽车集团的MEB架构。目前的重点是纽扣电池，因为GMG有一个现成的生产系统和终端产品规格，可以替代现有的锂电池。在生产纽扣电池之后，公司计划将重点放在软包电池上。GMG公司认为，与现有的软包锂电池相比，GMG的软包电池将具有优势，因为铝离子电池的充电时间非常短。
Nicol说：“我们打算制造一种与锂电池相同的可互换电池（电压和形状），因此可以替代锂电池，并使用电子和充电基础设施，以降低采用风险、时间表和预期市场的成本。”。
铝离子电池开发热潮
在世界各地，开发铝离子电池的项目如火如荼。其中包括中国大连理工大学和内布拉斯加大学的合作，以及康奈尔大学、克莱姆森大学、斯坦福大学、美国宇航局高分子科学系和欧洲ALION工业财团的开发合作等。
不同的研发项目，技术性差异很大，但GMG电池使用的是利用专利技术等离子工艺制造的石墨烯，而不是从市场上采购传统的石墨。GMG表示，公司的产品是斯坦福大学开发的次优电池能量密度的3倍。GMG与UQ合作研发的铝离子电池，能量密度为150-160，功率密度约为7000 W/kg。相比之下，斯坦福大学的天然石墨铝离子技术的输出功率约为68.7Wh/kg和41.1W/kg，其CVD石墨泡沫铝技术的输出功率为3000W/kg。
GMG首席科技官Ashok Nanjundan博士说：“这是一项真正改变游戏规则的技术，它可以为现有的锂离子电池提供一个真正的替代品，几乎所有的应用都可以使用GMG的石墨烯和UQ正在申请专利的铝离子电池技术。目前，我们的电池标称电压是1.7伏，我们正在进行提高电压的工作，以直接替换现有的电池，从而提高能量密度。”
铝电池有望取代锂电池
当电池充电时，铝离子返回到负极，每个离子交换三个电子，锂也进行同样的交换，但速率只有每秒一个电子。Nicol将GMG/UQ的铝离子技术描述为一种直接替代品（替代锂离子技术），它的充电速度之快可以与超级电容器相提并论。Nicol表示：”有些锂离子电池不能超过1.5-2安培，否则会烧掉电池，但我们的技术在理论上没有限制。”
铝离子电池几乎不使用任何外来材料，其环保、经济和安全优势使其成为锂离子电池的可行替代品。锂价从2005年的1460美元/吨涨到2021年5月的13000美元，而同期铝价仅从1730美元涨到2078美元。此外，与锂离子电池不同，如前所述，石墨烯铝离子电池不需要使用铜，而铜的吨成本约为8470美元。
由于GMG自己生产石墨烯，他们有信心在未来能够以所需的成本生产石墨烯铝电池。GMG公司表示，他们的工艺可以降低制造成本，因为他们采用非常低成本的现成天然气来制造石墨烯。
Nicol说：“天然气中，每GJ或每mmbtu（百万英热单位）中大约有15kg的碳原子（具体数值取决气体的组成），在全球大多数国家，1千焦或1mmbtu天然气不到10美元，并可以通过现有的管道输送到消费地点。”（尚轻时代编译）
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