湖大副教授陸炳安正在演示鋁電池。數(shù)字/受訪者提供

蘋果等手機更換頻繁，但在發(fā)布會上從來沒有提及。一個成分多年不變。

那就是壽命短，安全風險大的鋰電池?，F(xiàn)在，一種新型的鋁電池材料有望使你給手機充滿電不再需要一個多小時，只需要幾十秒鐘。

6日，斯坦福大學一個由中國人主導的研究小組在《自然》在線版上發(fā)表了一份關于這種鋁電池的研究報告。29歲的湖南大學物理學院副教授陸炳安是該報告的“第一作者”之一。

60秒充電5000 mA后，這是陸炳安所在的斯坦福團隊開發(fā)的這款鋁離子電池的充電速度。一般手機的電池容量在兩三千毫安左右，iphone6電池是1810毫安，iphone6plus電池是2915毫安，三星S5電池是2800毫安，也就是說如果以后換成這種鋁電池，只需要幾十秒就可以充滿電。

發(fā)表在《自然》網(wǎng)絡版上的這篇研究報告，第一作者有四位，陸炳安就是其中之一。自2014年5月加入斯坦福大學化學系戴宏杰課題組以來，對“鋁離子電池”做出了突破性貢獻。

優(yōu)勢1超快充電手機幾十秒充滿電

電動汽車和智能手機已經普及，但如何找到性能和安全性更高的電池一直是個難題。手機中廣泛使用的鋰電池存在自燃或爆炸、使用壽命短、耐用性差等問題。

科學界一直在研究一種高容量、安全的可充電鋁電池，以取代現(xiàn)有的電池替代品。然而，在過去的30年里，由于鋁電池陽極材料容易腐蝕和無效放電等問題，可充電鋁電池一直處于概念階段。

陸炳安和他的團隊使用石墨作為陰極材料，一種相當于鹽溶液的離子液體作為電解質。通過實驗，他們發(fā)現(xiàn)三維石墨可以作為電池的正極材料，其優(yōu)異的導電性和巨大的表面積可以大大縮短電池的充電時間。陸炳安說，給iphone等使用鋰電池的設備充電大約需要一個小時。換成鋁電池，一分鐘充電速度5000 mAh，一分鐘不到就充滿電。

優(yōu)點二:安全性高，不燃燒不爆炸

在一次視頻展示中，陸炳安的團隊在使用中的鋁電池上鉆了一個電鉆，電池沒有燒壞，還能工作。陸炳安介紹說，鋁電池即使在火上烤，也不會爆炸。這是因為等離子電解質不會燃燒，鋁和石墨也不容易燃燒，所以這種鋁電池非常安全。

這也意味著鋁電池不僅可以用于手機等小型家用電器，也可以用于一些在高速碰撞下經常發(fā)生燃燒爆炸事故的電動汽車。這種更安全可靠的電池，以后可以用來代替原來的鋰電池。

優(yōu)點3:壽命更長，充電7000次以上，功率不降低

用了一段時間手機，會不會覺得手機電池越來越不用了？那可能是因為手機的鋰電池容量變小了。

陸炳安介紹，他們設計的鋁電池壽命更長。他們的實驗表明，鋁電池的容量在7500次循環(huán)后幾乎沒有衰減。相比之下，普通鋰電池在300次循環(huán)后就會衰變。7500次是什么概念？即使一天充兩次電，10年后電池還能用。

優(yōu)點4:廉價環(huán)保石墨易得，電解液無毒

陸炳安表示，生產鋁電池的材料除了安全、壽命長、充電快、放電慢等優(yōu)點外，更容易獲得，成本也會更低。鋁電池電解產生的離子液體還具有無毒環(huán)保的優(yōu)點。

陸炳安透露，鋁電池也很靈活，這意味著電池可以折疊，在未來的可穿戴設備中有很大的應用前景。

據(jù)《自然》報道，可充電鋁離子液體電池首次實現(xiàn)，可應用于各種現(xiàn)代電子設備，改善人類生活方式。

改進型空之間的原型機電池電壓不足，還不能用于手機

受現(xiàn)有技術的限制，目前的原電池只能產生2伏，低于傳統(tǒng)電池的3.6伏，不能用于手機，能量密度也低于傳統(tǒng)鋰電池。需要繼續(xù)改進陰極材料，提高額定電壓和能量密度。不過陸炳安的團隊有信心解決這個問題。

團隊的成果得到了美國多項專利的保護，很多國際知名企業(yè)都致力于買斷這項專利，目前正在洽談中。

陸炳安介紹，現(xiàn)在的鋁電池只是一個原型產品，要商業(yè)化還需要更多的人加入。比如利用鋁電池的靈活特性，設計各種可穿戴設備。

成功背后有一百多次失敗，清晨的一次冒險終于成功了

在電影《大英雄6》中，主人公的哥哥在萌萌身上做了84次實驗，開發(fā)了醫(yī)用機器人大白。同樣，陸炳安和他的團隊研發(fā)鋁電池失敗了100多次，大家都快要放棄了。終于有一天早上，陸炳安在實驗室里冒險，成功了。

去年5月，在中國獎學金委員會的支持下，陸炳安以訪問學者的身份前往斯坦福大學化學系戴宏杰研究組進行為期一年的交流訪問。2013年6月，戴宏杰課題組啟動了可充電鋁電池的研究項目。陸炳安加入后，還帶來了一種新的實驗材料——他在湖南大學期間制備的超快充放電材料。

“當時我們做了幾百塊電池，都是手工做的，但是都失敗了，大家都放棄了?！标懕舱f，當時課題組做了一種可以充放電的鋁電池，但是使用壽命很短。

來到斯坦福后，他基本上每天0點以后就回住處。去年6月初，“我記得那是晚上12點。我用大電流充放電做了違反直覺的實驗，實際上成功了?！标懕舱f。

一般電池，比如手機電池，用大電流充電會損壞，但對于實驗室來說，有損壞儀器的可能。陸炳抱著破罐子破摔的心理，但最后成功了。他說這個成績終于可以出來了，還有運氣的成分。

陸炳安作為第一批作者之一，在《自然》雜志上發(fā)表了這篇論文，這也標志著湖南大學在這份世界級期刊上的出版突破。記者范迪安

長沙新聞:陸炳安，1985年生于湖北恩施。2004年考入蘭州大學物理國家基礎班。4年后他被送到我們學校繼續(xù)讀碩士。短短4年，他在2012年獲得博士學位。

陸炳安在蘭州大學期間，已經取得了很多科研成果。比如他開發(fā)了一種用石墨加速傷口愈合的新藥；還設計了大面積靜電紡絲，可用于海水淡化、聚合物成型等領域。

陸炳安，湖北農村人，家境貧寒。大學的時候，他不僅賺了所有的學費和生活費，還時不時的給弟弟送點學費。2008年本科畢業(yè)后，陸炳安與女友結婚，進入研究生院不久，兒子出生。他的生活更匆忙。他早上第一個到實驗室，晚上補習完最后一班車回家。

“能有今天，我非常感謝我的妻子。本科畢業(yè)的時候，我什么都沒有。她當時的條件比我好得多?！闭f到這里，遠離太平洋的陸炳安哽咽了。

陸炳安2012年畢業(yè)于蘭州大學。由于一系列輝煌的成就和履歷，國內很多大學都愿意直接給他提供正教授的頭銜，但他最終選擇了湖南大學，湖南大學只給他提供了副教授的頭銜。

“面試的時候，我去了那晚一起工作的教授實驗室。晚上10點，趙校長來到實驗室和我聊了半個小時。”陸炳安說當時就決定留在湖南大學。

為了丈夫的工作，陸炳安的妻子辭去了蘭州某醫(yī)院的護士工作，一家三口來到長沙。

在斯坦福近一年，陸炳安基本沒離開過學校。2014年12月，他的妻子和兒子來到美國，只有在圣誕節(jié)的時候，他才陪妻子和孩子去洛杉磯玩一次。陸炳安說:“我覺得很尷尬?；貒笠獡Q，多陪陪家人?！?/p>

5月，陸炳安將結束斯坦福之行，返回虎達。他計劃將研究方向轉向環(huán)境問題。