據報道,英國諾丁漢大學(University of Nottingham)與中國六家科研機構合作,設計出一種以鹽為關鍵成分的新型可充電電池。這種電池可以通過擴大續航里程、完全可回收、環保、低成本和更安全的方式,對電動汽車產生革命性的影響。
研究人員著手開發一種新的電池,它具有固體氧化物燃料電池和金屬氣質電池的綜合性能,同時沒有鋰離子電池固有的潛在危險和挑戰,比如隨著時間的推移而失去能量和電力以及潛在的過熱。
雖然固體氧化物燃料電池在從氫和氧轉換的化學反應中提取能量方面效率很高,而且耐用、成本低、生產更環保,但固體氧化物燃料電池不能充電。
另一方面,金屬-空氣電池是一種電化學電池,它使用廉價的金屬,如鐵和空氣中的氧氣來發電,只向大氣排放氧氣。然而,與固體氧化物燃料電池不同的是,它們并不是很耐用,盡管它們具有高能量密度和可充電的特性,也能像鋰離子電池一樣儲存和放電電能,但更安全、更便宜。
為了結合固體氧化物燃料電池和金屬-空氣電池的優點,研究人員探索了一種高溫鐵-空氣電池的設計,使用熔鹽作為一種電解液——熱激活——以提高導電性。不幸的是,雖然價格便宜、易燃、具有令人印象深刻的存儲和供電能力以及較長的生命周期,熔鹽也有其自身的缺點。
諾丁漢大學工程學院的研究負責人陳喬治(George Chen)教授解釋說:“在極端高溫下,熔鹽具有極強的腐蝕性、揮發性、蒸發性或泄漏性,這對電池設計的安全性和穩定性構成了挑戰。”
中國科學院上海應用物理研究所的王建強教授領導的合作研究人員通過使用固體氧化物納米粉末,將熔融鹽轉變為軟固體鹽,從而改進了這項技術,研究成果發表在《能量儲存材料》雜志上。王建強教授認為,準固態(Qss)電解質適用于在800℃運行的金屬空氣電池——大約與汽油或柴油發動機排放的廢氣的溫度相同,因為它抑制了在如此高的工作溫度下可能發生的熔鹽的蒸發和流動性。
研究人員期望,在原則上,通過充放電電流、良好的保溫和必要時額外的電加熱,他們新開發的電池可以保持有效的工作溫度。
中國科學院上海應用物理研究所的程鵬博士正在諾丁漢領導一個熔鹽電解實驗室,希望能幫助建立一種更簡單、更有效的方法來設計低成本、高穩定性和安全性的熔鹽金屬空氣電池。他表示改進后的熔鹽鐵氧電池在新的市場上應用潛力巨大,包括電力運輸和可再生能源,這需要在家庭和電網中采用創新的存儲解決方案。原則上,電池也能夠儲存太陽能熱量和電力,這是非常理想的家庭和工業能源需求。目前,在西班牙和中國,熔鹽被大規模地用于收集和儲存太陽熱量,然后將其轉化為電能。研發的熔鹽金屬空氣電池也可以做到。