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钙电池新的电解质 增强的性能

互联网 2019-12-18 16:26:05

钙基电池有望以低成本达到高能量密度.这种实验室规模的技术有可能在未来的储能系统中取代锂离子技术。然而,利用现有的电解质,到目前为止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,卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员现在提出了一个很有希望的电解质类,这是可能的。

高效、大型和低成本的储能系统将促进全国范围内向零排放移动性和供电的过渡。然而,今天占主导地位的锂离子技术无法在全球范围内完成这一任务,研究平台CELEST(电化学储能中心Ulm&Karlsruhe)的马西米兰费希特纳教授说。在此,对钙电池和其他存储技术进行了研究。“从中期来看,锂离子电池的性能和制造所需的部分资源将达到极限。这将阻止其未来在能源过渡方面的合理使用。制造所需资源,如钴、镍和锂,是有限的。”在由KIT与Ulm大学合作建立的Helmholtz研究所(HIU)中,Fichtner和他的团队专注于替代电池技术。这些技术的基础是更丰富的资源。钙是一个很有前途的候选元素,因为它可以释放和接受每个原子上的两个电子,而不是锂,因为它提供了一个类似于锂的电压:“钙是地壳中第五种最丰富的元素,它在地球上分布均匀,安全、无毒、廉价。”

寻找合适的电解质

到目前为止,在钙电池开发方面存在着很大的障碍:与所建立的锂离子技术或更近期的钠或镁技术相反,迄今为止缺乏生产可再充电的钙电池的切实可行的电解质。"几年来,实验电解质和因此钙电池的原型已经可用,"说,研究的第一个作者、ZhangZhao-Karger博士说,他领导这个项目。这两家公司都在Polis(上市后锂存储)集群中工作,该集群是在Celest中嵌入的。"但是这些电解质仅能够在超过75摄氏度的温度下进行充电,并且另外它们容易受到不希望的副反应。"

研究人员现在已经成功地合成了一类基于特殊有机钙盐的新电解质。这些电解质能在室温下充电。使用新的电解质四氟异丙基硼酸钙,研究人员证明了高能量密度、储存容量和快速充电能力的钙电池的可行性。他们的研究结果发表在“能源与环境科学”杂志上。

可持续能源存储系统的钙电池

新型电解质是将钙电池从实验室转移到应用的重要基础。在电动车辆、移动电子设备和固定存储系统中,它们可能在一天中取代目前主要的锂离子电池。但这可能需要一段时间:"新的电解质是第一个重要步骤,"菲尔特纳强调."到成熟的钙电池还有很长的路要走。"

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