奧地利研發出氧離子電池 比鋰電池有更多優勢

【2023年04月14日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)丟棄的重金屬電池對環境造成的污染令人頭痛。為解決環保問題,奧地利一所大學研發了一種以陶瓷材料為基礎的可充電氧離子電池,生產過程不需要任何稀有元素,且電池還擁有耐高溫、可降解、重複利用和極長壽命的優點。

奧地利最古老大學之一的維也納科技大學(Vienna University of Technology)和西班牙一同研發的這種可充電氧離子電池,有望成為大型儲能系統的絕佳解決方案,讓那些可再生能源的電能方便儲能。該項研究成果3月17日發表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)網站上。

論文的作者亞歷山大·施密特(Alexander Schmid)博士告訴維也納科技大學新聞室:「如果你需要一個大型的儲能單元儲存太陽能或風能產生的電,那麼氧離子電池可能是一個很好的解決方案。因為這種較低能量密度的電池不會受到工作溫度影響,使用壽命較長,更不會像鋰電池存在火災隱患。」

據介紹,這種氧離子電池僅由固體且阻燃的氧化物組成,當設備出現故障時,其安全性比鋰電池要大得多。

研究人員將LSF(含鑭、鍶和鐵元素)作為氧離子電池陰極,而LSCrMn(含鑭、鍶、鉻和錳元素)為陽極,進行充放電循環和阻抗測量。

研究發現,當主要由陶瓷材料和按特定比例混合鍶(Sr)、鑭(La)、鐵(Fe)、鉻(Cr)和錳(Mn)金屬做成的特殊電極進行充放電時,它可以吸收和釋放帶雙負電荷的氧離子。當對其施加電壓時,氧離子從一種陶瓷材料遷移到另一種陶瓷材料,而放電時可以使它們再次遷移回原本的位置,從而產生電流。

目前該電池原型使用的鑭金屬,屬於不完全稀有,但也不完全常見。因此科學家正在嘗試使用更便宜的東西取代鑭金屬,而該電池並未使用到現在充放電電池常用的鈷(Co)或鎳(Ni)金屬。

在進行環境溫度測試時,研究人員發現,這種電池可在350°C至400°C溫度下正常運行,電池電壓為0.6 V,且儲存電能容量高達120 mAh/cm3,放電效率接近100%,同時擁有良好的循環性能。

許多電池技術最大的優勢在於它的潛在壽命,因為部分的電池經過多次充電循環後,裡面的電荷載體在某些情況下無法化學交換,將導致它們的電池容量下降和損壞。例如,鋰電池經過多次循環充電後,讓鋰元素永久性損失,導致其電池容量出現不可逆的下降。

而這種新型電池在電極氧化過程中所消耗的氧,可以通過開放的輔助電極補充丟失的氧氣,這些丟失的氧氣可以依靠大氣中的氧氣進行補充,實現電極再生,這使得電池容量不易出現損耗。

儘管這種新型電池不適用於智能手機或電動汽車,因為它只能達到鋰電池能量密度的三分之一,但它可以在200°C至400°C的高溫下進行運行,遠比鋰電池更加耐熱。

維也納科技大學化學技術與分析研究所的于爾根·弗萊格(Jürgen Fleig)教授對該校新聞社表示,「這種電池的充放電原理實際上與鋰電池非常相似,但我們有材料上的優勢。陶瓷做的電池遠比鋰做的電池耐高溫,且不易燃燒起火。」

另外,托比亞斯胡貝爾(Tobias Huber)博士也表示,「陶瓷材料是一個很大優勢,它有很好的適應性,同時可以相對容易的取得其他元素,替換那些難以獲得的稀有或貴金屬元素。」

研究人員相信,這種新型可充電電池可應用到更多領域。

「三藩有話説」立足華人社區,服務華人朋友,堅守傳統媒體的良知與價值觀,向民眾傳遞真實的資訊。請關注我們的社媒主頁,及時獲取最新咨詢!

看完這篇文章您覺得:

已經有 0 次投票 抢沙发
相關文章
文章評論區

发表评论