铝石墨双离子电池,简称AGDIB,是一种基于双离子储能机制的新型电化学储能体系。与传统单离子“摇椅式”电池不同,铝石墨双离子电池充放电过程中阳离子、阴离子分别在负极、正极实现存储。
铝石墨双离子电池研究最为广泛的典型构型包括金属铝负极、石墨正极以及氯铝酸盐离子液体电解液。充电时,电解液中的Al₂Cl₇⁻(七氯二铝酸根离子)在铝负极表面发生铝的电沉积(铝镀层),同时AlCl₄⁻(四氯合铝酸根离子)阴离子嵌入石墨正极的层间结构;放电时则发生逆过程,即铝从负极溶出、AlCl₄⁻从正极脱嵌。
铝具有高理论体积比容量,达8046mAh cm-3,以及高理论质量比容量,达2980mAh g-1;硫具有高理论比容量,达1673mAh g-1。铝元素在地壳中的含量位居第三;由于碳源丰富、成矿机制常见、人造原料易得,石墨材料来源广泛。基于以上因素,与传统锂离子电池相比,铝石墨双离子电池具有原料易得、成本较低优点,并且铝石墨双离子电池采用离子液体电解液,具有不易燃特性,本征安全性高。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国铝石墨双离子电池(AGDIB)行业研究及十五五规划分析报告》显示,铝石墨双离子电池具有高功率密度特性,且耐受深度放电、循环寿命长,在需要快速充放电的场景中具有应用优势。铝石墨双离子电池的重点应用方向包括动态电网稳定、不间断电源(UPS)、短时功率型固定式储能、混合动力装备功率缓冲等场景。在动态电网稳定领域,铝石墨双离子电池可在极短时间内完成充放电,适合用于平衡电网频率波动、平抑风光并网波动等场景。
从铝石墨双离子电池的技术进展来看,石墨正极的比容量较低,这是限制该电池发展的主要挑战之一,其研究主要聚焦于新型阴极结构设计和材料改性。为抑制腐蚀和枝晶问题,铝负极界面工程研究受到重视。在我国,中国科学院深圳先进技术研究院团队在多孔铝箔/碳复合负极方面取得突破,显著提升了铝石墨双离子电池的循环稳定性,相关研究成果发表于《先进能源材料》期刊。
新思界
行业分析人士表示,铝石墨双离子电池作为一种新兴的电化学储能技术,在资源可持续性、成本、安全性和功率性能方面展现出独特优势,在功率型储能领域具有应用前景,但目前依然面临石墨正极比容量较低导致能量密度瓶颈、电解液对电池组件腐蚀等挑战,技术研究还需不断深入,未来研究方向将集中在新型阴极结构设计、抗腐蚀界面工程以及新型电解液开发等方面。
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