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2021-09-19 09:26:44

新型电解质增强钙电池性能

导读 钙基电池有望以低成本实现高能量密度。这项实验室规模的技术可能会在未来的储能系统中取代锂离子技术。然而,使用现有的电解质,目前还不可

钙基电池有望以低成本实现高能量密度。这项实验室规模的技术可能会在未来的储能系统中取代锂离子技术。然而,使用现有的电解质,目前还不可能在室温下给钙电池充电。在《能源与环境科学》杂志上,来自卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员现在提出了一种有希望的电解质,这是可能的。

高效、大规模、低成本的储能系统将推动全国向零排放移动和电力供应过渡。然而,目前占主导地位的锂离子技术无法在全球范围内完成这项任务,CELEST(一家电化学储能中心UlmKarlsruhe)的Maximilian Fechtner教授说。在这里,对钙电池等储能技术进行了研究。“从中期来看,锂离子电池的性能和制造所需的一些资源将达到极限。这将阻碍其在未来能源转型中的合理使用。制造所需的资源,如钴、镍和锂,是有限的。”在亥姆霍兹研究所(HIU),这是由基特与乌尔姆大学合作建立的,菲希特纳和他的团队专注于替代电池技术。这些技术基于更丰富的资源。钙是一种很有前途的候选元素,因为它可以代替锂释放和接受每个原子两个电子,因为它提供了类似于锂的电压:“钙是地壳中第五丰富的元素,它均匀分布在地球上,安全、无毒、廉价。”

寻找合适的电解液。

到目前为止,钙电池的发展存在很大的障碍:与既定的锂离子技术或最近的钠或镁技术相反,缺乏生产可充电钙电池的实用电解质。领导该项目的该研究的第一作者张昭-卡尔格博士说,几年来,实验电解质以及钙电池的原型已经问世。两家公司都在嵌入塞莱斯特的Polis(上市后锂存储)集群中工作。但是这些电解质只能在超过75摄氏度的温度下充电,此外,它们容易发生不良的副反应。

研究人员成功合成了一种基于特殊有机钙盐的新型电解质。这些电解质可以在室温下充电。利用新型电解质四氟异丙基硼酸钙,研究人员证明了钙电池具有高能量密度、存储容量和快速充电能力的可行性。他们的研究成果发表在《能源与环境科学》杂志上。

可持续储能系统的钙电池。

新型电解质是钙电池从实验室走向应用的重要基础。在电动汽车、移动电子设备和固定存储系统中,它们可能在一天内取代主要的锂离子电池。但这可能需要一段时间:费尔特纳强调,新电解质是重要的第一步。成熟的钙电池还有很长的路要走。