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德国科学家研发新电解质 让钙电池投入实用并取代锂离子电池

据外媒报道,钙基电池有望以较低的制造成本达到较高的能量密度,最终此种实验室式技术能够取代未来储能系统中的锂离子技术。但是,利用现有的电解质,无法在室温下给该种电池充电。不过,德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology,KIT)的研究人员研发出一种非常有前景的电解质,可让可充电钙电池成为可能。

(图片来源:卡尔斯鲁厄理工学院)

高效、大型、低成本的储能系统能够让社会加速向零排放出行和电力供应过渡。但是,KIT的教授,乌尔姆兼卡尔斯鲁厄电化学储能中心CELEST研究平台主任Maximilian Fichtner表示,现在占据主导地位的锂离子技术无法在全球范围内实现该任务。因此,科学家们开始研究钙电池和其他储能技术。“从中期来看,锂离子电池在性能和某些生产资源方面将达到极限,从而阻止它们能够用于未来的过渡能源,钴、镍和锂等生产锂离子电池的资源也是有限的。”KIT与乌尔姆大学(Ulm University)建了一个乌尔姆亥姆霍兹研究所(HIU),Fichtner与研究小组一起专注于研发替代电池技术。此类技术都基于丰富的资源,钙就是一种非常有前景的资源,因为与锂相反,每个钙原子能够释放和吸收两个电子,而且提供与锂类似的电压。“钙是地球上第五丰富的元素,而且在地球上分布均匀,安全、无毒且便宜。”

不过,到目前为止,钙电池的发展仍面临很大的一个障碍,与已经成熟的锂离子技术或者最近的钠或镁电池技术相比,能够制成可充电钙电池的电解质仍然很缺乏。该研究第一作者Zhenyou Li博士表示:“几年来,实验性的电解质以及钙电池其实已经研发出来。但这些电解质只能在超过75摄氏度的温度下充电,此外,它们还容易产生不良的副作用。”

现在,研究人员已经成功合成了一种新型的电解质,此类电解质基于特殊的有机钙盐而制成,能够在室温下充电。采用此种新型电解质,研究人员展示了一款具备高能量密度、高储能能力且能够快速充电的钙电池。

该新型电解质是将实验性钙电池转化为实际应用的钙电池的重要基础。在电动汽车、移动电子设备和固定储能系统中,此类钙电池有朝一日可能会取代目前占主导地位的锂离子电池。

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