重金屬污染電池引環保疑慮。為解決此問題，奧地利一所大學研製一種基於陶瓷的可充氧離子電池，無需稀有元素，並具有高溫耐受、可降解、可重複使用和長壽命特性。
奧地利維也納科技大學（Vienna University of Technology）與西班牙共同研究的充氧離子電池，有望成為大型儲能系統的理想選擇，便於再生能源電力儲存。該研究成果於3月17日發布於《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）網站。
論文作者亞歷山大·施密特（Alexander Schmid）博士對維也納科技大學新聞部表示：「氧離子電池可能成為存儲太陽能或風能的大型儲能單元的良好解決方案。這種低能量密度電池的工作壽命較長，且不受工作溫度影響，並避免鋰電池火災隱患。」
該氧離子電池由固態且阻燃的氧化物構成，安全性遠高於鋰電池。研究人員將LSF（含鑭、鍶和鐵元素）作為陰極，LSCrMn（含鑭、鍶、鉻和錳元素）作為陽極，進行充放電循環和阻抗測量。
研究發現，由陶瓷材料和特定比例混合的鍶（Sr）、鑭（La）、鐵（Fe）、鉻（Cr）和錳（Mn）金屬製成的特殊電極在充放電過程中可吸收和釋放帶雙負電荷的氧離子。當施加電壓時，氧離子從一種陶瓷材料轉移到另一種陶瓷材料，放電時可使其返回原位，產生電流。
目前電池原型使用的鑭金屬並非完全稀有，但也不常見。科學家正嘗試用更便宜的材料替代鑭金屬，該電池未使用目前充放電電池常用的鈷（Co）或鎳（Ni）金屬。
在環境溫度測試中，研究人員發現，該電池可在350°C至400°C溫度下正常運行，電池電壓為0.6 V，儲存電能容量高達120 mAh/cm3，放電效率接近100%，並具有良好的循環性能。
許多電池技術的最大優勢在於其潛在壽命，因為部分電池經過多次充電循環後，內部電荷載體在某些情況下無法進行化學交換，導致電池容量下降和損壞。例如，鋰電池經過多次循環充電後，鋰元素永久性損失，導致其電池容量不可逆地下降。
然而，這種新型電池在電極氧化過程中消耗的氧可以通過開放式輔助電極補充丟失的氧氣。這些丟失的氧氣可依靠大氣中的氧氣進行補充，實現電極再生，使電池容量不易損耗。
雖然這種新型電池不適用於智能手機或電動汽車，因為其能量密度僅為鋰電池的三分之一，但它可以在200°C至400°C的高溫下運行，遠比鋰電池更耐熱。
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）教授向該校新聞社表示，「這種電池的充放電原理與鋰電池非常相似，但我們在材料方面具有優勢。陶瓷製成的電池遠比鋰電池耐高溫，且不易燃燒起火。」
此外，托比亞斯胡貝爾（Tobias Huber）博士表示，「陶瓷材料是一個巨大優勢，具有良好的適應性，同時可以相對容易地獲得其它元素，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以應用到更多領域。例如，大型儲能系統、可再生能源儲存等，這將對環境保護產生重要意義。此外，由於其高溫環境下的運行能力，它可以應用於高溫工業領域，擴大電池技術的應用範圍。
留言