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钙替代锂:实现电池的高容量和耐用性

研究人员建造了一种用于实际测试的蓄电池。(来源:pixabay/StockSnap)
研究人员建造了一种用于实际测试的蓄电池。(来源:pixabay/StockSnap)
氧和钙这两种极其普通的元素,却能与锂离子电池和锂聚合物电池的性能相媲美。这种电池之所以能够可靠地工作,是因为其采用了特殊的设计。
Science

稀土元素价格昂贵,随着智能手机、电动汽车和家用储能系统的进一步普及,这种情况在短期内不会改变。

钙和氧,或结合成氧化钙或过氧化钙,是最常见的元素之一。它们几乎遍布地球的各个角落。过氧化钙还存在于口香糖、牙膏、烘焙食品和橡胶中。

与锂等轻金属相比,钙的原子半径更大,分子键更强,因此在正常情况下会出现问题,无法实际使用。

虽然这种电池的能量密度很高,但在室温下只能充电几次,因此不适合日常使用。

现在,中国的研究人员已经成功地消除了钙氧电池的这一缺点,并使一种新设计的电池充电 700 次。

研究人员使用了过氧化钙来代替氧化钙,后者的结合力要弱得多。此外,还需要一种特殊的电解液。

不过,最大的亮点是碳纳米管上覆盖着钙。这个微小的管子位于电解液中,周围环绕着另一个纳米管,形成阴极。

在实验中,这种软电池可以为智能手机充电。

整个系统仍处于实验阶段。批评意见之一是充电效率极低。因此,充电所需的功率大大高于最终可用的容量。

然而,我们已经能够制造出一种耐用的电池,它几乎完全由可广泛获得的廉价材料组成。

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Mario Petzold, 2024-02-11 (Update: 2024-02-11)