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第一个铁离子电池研发成功 或可避免无人机锂离子电池鼓包现象?

2019-08-22 10:48 性质:转载 作者:Sensv 来源:Sensv
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锂离子电池是目前最常见的电池之一,凡是智能手机、笔电与电动车,都可以看到它的身影,但锂在地壳含量着实不多,若是能换个常见的金属就好了...

  锂离子电池是目前最常见的电池之一,凡是智能手机、笔电与电动车,都可以看到它的身影,但锂在地壳含量着实不多,若是能换个常见的金属就好了。最近印度科学家就研发出铁离子蓄电池,声称比锂电池更稳定、更便宜,竞争力可期。

  曾听过锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池,但铁离子电池可谓前所未见。印度理工学院(IIT)马德拉斯分校物理系教授 Ramaprabhu Sundara 表示,铁的物理、化学性质都不错,铁离子氧化还原电位(Redox potential)比锂离子高,亚铁离子(Fe)半径也比锂的离子半径还要小,过去科学家都略过这些优点。

  看好铁的可能性,团队开始研制铁离子电池,他们把低碳钢当作阳极,阴极用五氧化二钒来制造,电解质则是采用高氯酸铁,其中阳极采用低碳钢的原因在于,若是用纯铁(pure iron),铁离子难以在阳极穿梭,但在低碳钢加入少量碳后,就能解决这个问题。

  团队指出,五氧化二钒常用于多价离子电池,间距较大,铁离子容易在其中穿梭,而测试多种或常规或特殊电解质后,团队也发现醚基高氯酸铁溶液电解质的效能最好。

  团队认为,以低碳钢制造铁离子电池,能提高成本效益、稳定性及储电容量,可储存较高电量等优势。除此之外,与锂电池不同,铁并不会生成晶枝,能有效防止电池在充放电时短路,因此能大幅提高铁离子电池的安全性。

  根据研究测试,目前铁离子电池只能进行 150 次充放电循环,50 次循环后维持 54% 电量;重量能量密度为每公斤 220Wh,锂离子电池则是每公斤 350Wh,大约是锂电池 55%~60%,显然在寿命跟储电容量方面,还需要进一步最佳化。

  不过铁离子电池仍是具潜力的技术,毕竟锂离子电池并非完美无缺,不管是锂矿开采、电池稳定性都备受争议。

  虽然锂矿开采相对便宜,但通常都是透过抽取盐水并加以蒸发处理的方式来取得锂矿,开采锂矿需要大量水,每吨锂得使用 500,000 加仑水,且锂矿的有毒化学品若不小心泄漏,也会对生态系统造成严重破坏。

  因此团队认为,铁是个不错的替代方案,并不断研究并冀望能商业化。研究已发表在《Chemical Communications》。

  IIT Madras Becomes The First To Discover Iron Ion Batteries

  Could Iron Replace Lithium in Batteries?

  IIT Madras registers initial success with iron ion battery

  Rechargeable Iron Ion Battery

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