鉅大LARGE | 點擊量：1066次 | 2021年10月29日
科學(xué)家研發(fā)出用鉀氧電池，相比鋰離子電池更高效？
俄亥俄州立大學(xué)(OhioStateUniversity)的研究人員聲稱已經(jīng)開發(fā)出更高效、更可靠的鉀氧電池，這可以為國家電網(wǎng)的儲能和移動電話以及筆記本電腦中更長久的電池供應(yīng)潛在的解決方法。在這一項研究中，俄亥俄州的研究人員詳細(xì)介紹了他們的研究結(jié)果重點是電池陰極的構(gòu)造，它將化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)的能量存儲在金屬，比如說氧氣或其他金屬嵌入至空氣電池中。
該研究的合作者，俄亥俄州立大學(xué)機械和航天工程教授Vishnu-BabaSundaresan介紹，“假如大家想為電網(wǎng)供應(yīng)一個完全可再生的選擇，就要一種經(jīng)濟的能源存儲設(shè)備，它可以存儲多余的電力，并在大家沒有準(zhǔn)備好或沒有工作的情況下將電力釋放出來。像這樣的技術(shù)是關(guān)鍵，因為它便宜，不使用任何外來材料，它可以在任何地方生產(chǎn)來促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟?！?/p>
然而為了使可再生能源成為一個地區(qū)能源網(wǎng)的可靠能源，要有一種方法來儲存從陽光和風(fēng)中收集的多余能源。世界各地的公司、科學(xué)家和政府都在研究存儲解決方法，從鋰離子電池(許多電動汽車的更大版本)，到使用金屬釩制成的大盒子大小的巨型電池。
鉀氧電池（potassium-oxygen）自2013年發(fā)明以來一直是儲能的潛在替代品?；瘜W(xué)教授YiyingWu領(lǐng)導(dǎo)的俄亥俄州立大學(xué)的一組研究人員表示，電池可以比鋰氧電池更加有效同時存儲大約是現(xiàn)有鋰離子電池的兩倍。但鉀氧電池尚未被廣泛用于儲能，因為到目前為止，他們還沒有足夠的時間進行充電以達(dá)到成本效益。
當(dāng)研究小組試圖制造出一種鉀氧電池作為一種可行的存儲解決方法時，他們遇到了一個障礙，電池每次充電都會降級但永遠(yuǎn)不會超過5或10個充電周期。之所以發(fā)生這種退化是因為氧氣進入電池的陽極，導(dǎo)致陽極損壞并使電池本身無法再充電。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
Sundaresan實驗室的博士生PaulGilmore開始在陰極中加入聚合物，看看它是否能夠保護陽極不受氧氣的傷害。事實證明他是對的，團隊意識到聚合物的膨脹對其性能起著至關(guān)重要的用途。Gilmore介紹稱，“關(guān)鍵是找到一種方法將氧氣帶入電池但不會讓氧氣滲入陽極?！?/p>
據(jù)了解，這種設(shè)計有點像人肺，空氣通過纖維碳層進入電池然后遇到第二層，這是第二層稍微多孔，最后在第三層結(jié)束，第三層幾乎沒有多孔。由導(dǎo)電聚合物制成的第三層允許鉀離子穿過陰極，但限制分子氧進入陽極。該設(shè)計意味著電池可以充電至少125次，使鉀氧電池的使用壽命超過以前使用低成本電解質(zhì)的壽命的12倍。
Sundaresan介紹稱，“這一發(fā)現(xiàn)表明這是可能的，但該團隊的測試還沒有證明電池可以制造到電網(wǎng)存儲所需的規(guī)模。然而，它確實顯示了其潛力?！?/p>
鉀氧電池也可能存在于其他應(yīng)用中的潛力。Gilmore補充介紹稱，“氧氣電池具有更高的能量密度，這意味著它們可以改善電動汽車的范圍和便攜式電子產(chǎn)品的電池壽命，例如，在鉀氧電池可用于這些應(yīng)用之前必須克服其他挑戰(zhàn)。”這一發(fā)現(xiàn)供應(yīng)了鋰離子電池和其他依賴鈷的替代品，這種材料被稱為“電池的血鉆”。采購這種材料令人不安，包括TESLA在內(nèi)的大公司已經(jīng)宣布計劃完全將其從電池中取出。
Sundaresan稱，“用于大規(guī)模應(yīng)用的電池不使用鈷是非常重要的，電池可以廉價制造也很重要?！变囇蹼姵厥且环N可能的能源存儲解決方法，被廣泛認(rèn)為是最可行的選擇之一，但它可能價格昂貴，而且許多電池依賴包括鈷在內(nèi)的稀缺資源。許多電動汽車使用的鋰離子電池，按材料價格計算，每千瓦時的成本約為100美元（折合人民幣約690元）。
研究人員估計稱，這種鉀氧電池每千瓦時的成本約為44美元（折合人民幣約300元）。
via：NewelectronicsPConline編譯作者：栗子
