发布时间：2022-08-04
财联社上海8月4日讯（编辑 黄君芝）考虑到锂离子电池的原料稀缺性、高成本和长期使用的安全性，美国伦斯勒理工学院的一组研究人员近期提出了一种更环保、更高效、更便宜的能源存储替代方案。
在最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究中，该团队断言，钙离子可以作为锂离子的替代品，因为它含量丰富，成本低。
该研究论文通讯作者Nikhil Koratkar表示，“绝大多数可充电电池产品都是基于锂离子技术，这是性能方面的黄金标准。然而，锂离子技术的致命弱点是成本。锂是地球上的一种有限资源，近年来其价格大幅上涨。
“我们正在研究一种廉价、丰富、安全、可持续的电池化学物质，即在水基电解液中使用钙离子。”他补充说。
相较于锂离子，钙离子的体积更大、电荷密度更高，但可能会损害循环稳定性。因此，该团队提出含有大空隙的氧化物结构（七角形和六角形通道），是一种有前景的解决方案。
该研究展示了一种水基钙离子电池，使用正交晶和三角晶型的氧化钼钒（MoVO），作为钙离子的“宿主”。
经过测试，该团队证明，钙离子可以从材料中快速插入和提取。这些通道充当了可逆和快速离子传输的“管道”。研究结果表明，MoVO提供了迄今为止最佳的钙离子存储性能之一。
研究人员还指出，钙离子相较于锂离子还有一个优势：前者是二价的，因此在电池运行过程中，每次插入一个离子，就可提供两个电子。这将使得同样效率的钙离子电池拥有更小的质量和体积。
Koratkar说，“在不远的将来，钙离子电池可能会在某一天取代锂离子技术，成为为我们的社会提供动力的化学电池。”
“这项工作可以引领一种新的高性能钙基电池，使用地球上丰富和安全的材料，因此是负担得起和可持续的。这种电池可以广泛应用于便携式和消费电子产品、电动汽车，以及电网和可再生能源存储。”他补充道。
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