大功率高溫熔鹽鐵氧電池研制成功

近日，寧波諾丁漢大學(xué)與中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所合作研制出了一種可充電的高溫熔鹽鐵氧電池，論文成果發(fā)表在期刊《ChemSusChem》上。

據(jù)了解，目前，可充電電池研發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)是性能較差，容易在多次使用后過快地?fù)p失能量和功率。而該款電池有效解決了這些問題，顯著提高了電池功率，續(xù)航時(shí)間也長(zhǎng)于傳統(tǒng)電池。

具體來說，由于在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中觀察到的反應(yīng)緩慢，現(xiàn)今傳統(tǒng)電池的研究結(jié)果遠(yuǎn)低于理論預(yù)期，需進(jìn)一步提高。“固體燃料電池使用錫或鉍作為負(fù)極材料，使得金屬和固體電解質(zhì)之間形成了金屬氧化物，出現(xiàn)了阻礙離子傳導(dǎo)性的問題。也就是說，目前可充電的金屬空氣電池電極反應(yīng)動(dòng)力遲緩，導(dǎo)致能量和功率密度低。因此，激活負(fù)極和正極的反應(yīng)至關(guān)重要。”寧波諾丁漢大學(xué)教授陳政說。

該團(tuán)隊(duì)在研究試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用低成本的金屬鐵等為原料，經(jīng)過高溫激活后，電池含有的熔融碳酸鹽和固體氧化物的雙相電解質(zhì)可在高溫電流下充電，且在充電狀態(tài)下保持所需的穩(wěn)定性和安全性。這是利用了“熔鹽具有溶解金屬氧化物的能力，金屬在熔鹽中可以實(shí)現(xiàn)快速多電荷轉(zhuǎn)移”的理論。新款電池的能量、比功率、密度和功率密度分別為129.1Wh/kg、2.8kW/kg、388.1Wh/L和21.0kW/L，在有效控制了成本的情況下，性能也得到大幅提升。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所熔鹽化學(xué)與工程技術(shù)部副研究員彭程表示，高溫熔鹽鐵氧電池結(jié)合了固體氧化物燃料電池和熔融金屬空氣電池的優(yōu)點(diǎn)，在不影響能量容量的情況下，提高了電池反應(yīng)動(dòng)力和功率容量。

該研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這款新電池在可再生能源存儲(chǔ)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。“例如，熔鹽是高溫下太陽能加熱的理想儲(chǔ)存液。因此，熔鹽鐵氧電池能夠儲(chǔ)存太陽能和電能，將來可在很大程度上滿足家庭和工業(yè)的能源需求。”陳政說。