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儲量高、成本低,鈣離子電池會取代鋰電池嗎?

儲量高、成本低,鈣離子電池會取代鋰電池嗎?

發布人: 發布時間:2022-08-10 瀏覽次數:898

財聯社上海8月4日訊,考慮到鋰電池的原料稀缺性、高成本和長期使用的安全性,美國倫斯勒理工學院的一組研究人員近期提出了一種更環保、更高效、更便宜的能源存儲替代方案。

在最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的一項研究中,該團隊斷言,鈣離子可以作為鋰離子的替代品,因為它含量豐富,成本低。

該研究論文通訊作者Nikhil Koratkar表示," 絕大多數可充電電池產品都是基于鋰離子技術,這是性能方面的黃金標準。然而,鋰離子技術的致命弱點是成本。鋰是地球上的一種有限資源,近年來其價格大幅上漲。

" 我們正在研究一種廉價、豐富、安全、可持續的電池化學物質,即在水基電解液中使用鈣離子。" 他補充說。

相較于鋰離子,鈣離子的體積更大、電荷密度更高,但可能會損害循環穩定性。因此,該團隊提出含有大空隙的氧化物結構(七角形和六角形通道),是一種有前景的解決方案。

鋰離子電池

該研究展示了一種水基鈣離子電池,使用正交晶和三角晶型的氧化鉬釩(MoVO),作為鈣離子的" 宿主 "。

經過測試,該團隊證明,鈣離子可以從材料中快速插入和提取。這些通道充當了可逆和快速離子傳輸的 " 管道 "。研究結果表明,MoVO 提供了迄今為止最佳的鈣離子存儲性能之一。

研究人員還指出,鈣離子相較于鋰離子還有一個優勢:前者是二價的,因此在電池運行過程中,每次插入一個離子,就可提供兩個電子。這將使得同樣效率的鈣離子電池擁有更小的質量和體積。

Koratkar 說,"在不遠的將來,鈣離子電池可能會在某一天取代鋰離子技術,成為為我們的社會提供動力的化學電池。"

" 這項工作可以引領一種新的高性能鈣基電池,使用地球上豐富和安全的材料,因此是負擔得起和可持續的。這種電池可以廣泛應用于便攜式和消費電子產品、電動汽車,以及電網和可再生能源存儲。" 他補充道。

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