【新唐人北京時間2023年04月14日訊】丟棄的重金屬電池對環境造成的污染令人頭痛。為解決環保問題，奧地利一所大學研發了一種以陶瓷材料為基礎的可充電氧離子電池，生產過程不需要任何稀有元素，且電池還擁有耐高溫、可降解、重複利用和極長壽命的優點。
奧地利最古老大學之一的維也納科技大學（Vienna University of Technology）和西班牙一同研發的這種可充電氧離子電池，有望成為大型儲能系統的絕佳解決方案，讓那些可再生能源的電能方便儲能。該項研究成果3月17日發表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）網站上。
論文的作者亞歷山大·施密特（Alexander Schmid）博士告訴維也納科技大學新聞室：「如果你需要一個大型的儲能單元儲存太陽能或風能產生的電，那麼氧離子電池可能是一個很好的解決方案。因為這種較低能量密度的電池不會受到工作溫度影響，使用壽命較長，更不會像鋰電池存在火災隱患。」
據介紹，這種氧離子電池僅由固體且阻燃的氧化物組成，當設備出現故障時，其安全性比鋰電池要大得多。
研究人員將LSF（含鑭、鍶和鐵元素）作為氧離子電池陰極，而LSCrMn（含鑭、鍶、鉻和錳元素）為陽極，進行充放電循環和阻抗測量。
研究發現，當主要由陶瓷材料和按特定比例混合鍶（Sr）、鑭（La）、鐵（Fe）、鉻（Cr）和錳（Mn）金屬做成的特殊電極進行充放電時，它可以吸收和釋放帶雙負電荷的氧離子。當對其施加電壓時，氧離子從一種陶瓷材料遷移到另一種陶瓷材料，而放電時可以使它們再次遷移回原本的位置，從而產生電流。
目前該電池原型使用的鑭金屬，屬於不完全稀有，但也不完全常見。因此科學家正在嘗試使用更便宜的東西取代鑭金屬，而該電池並未使用到現在充放電電池常用的鈷（Co）或鎳（Ni）金屬。
在進行環境溫度測試時，研究人員發現，這種電池可在350°C至400°C溫度下正常運行，電池電壓為0.6 V，且儲存電能容量高達120 mAh/cm3，放電效率接近100%，同時擁有良好的循環性能。
許多電池技術最大的優勢在於它的潛在壽命，因為部分的電池經過多次充電循環後，裡面的電荷載體在某些情況下無法化學交換，將導致它們的電池容量下降和損壞。例如，鋰電池經過多次循環充電後，讓鋰元素永久性損失，導致其電池容量出現不可逆的下降。
而這種新型電池在電極氧化過程中所消耗的氧，可以通過開放的輔助電極補充丟失的氧氣，這些丟失的氧氣可以依靠大氣中的氧氣進行補充，實現電極再生，這使得電池容量不易出現損耗。
儘管這種新型電池不適用於智能手機或電動汽車，因為它只能達到鋰電池能量密度的三分之一，但它可以在200°C至400°C的高溫下進行運行，遠比鋰電池更加耐熱。
維也納科技大學化學技術與分析研究所的于爾根·弗萊格（Jürgen Fleig）教授對該校新聞社表示，「這種電池的充放電原理實際上與鋰電池非常相似，但我們有材料上的優勢。陶瓷做的電池遠比鋰做的電池耐高溫，且不易燃燒起火。」
另外，托比亞斯胡貝爾（Tobias Huber）博士也表示，「陶瓷材料是一個很大優勢，它有很好的適應性，同時可以相對容易的取得其他元素，替換那些難以獲得的稀有或貴金屬元素。」
研究人員相信，這種新型可充電電池可應用到更多領域。
（轉自大紀元/責任編輯：葉萍）
