新发明：氧离子电池

 

发明了一种基于陶瓷材料的氧离子电池。如果它降解，它可以再生，因此它可能具有极长的寿命。此外，它不需要任何稀有元素并且不可燃。对于大型储能系统，这可能是一个最佳解决方案。

 

如今，锂离子电池无处不在——从电动汽车到智能手机。但这并不意味着它们是所有应用领域的最佳解决方案。TU Wien 现已成功开发出具有一些重要优势的氧离子电池。虽然它不能提供与锂离子电池一样高的能量密度，但它的存储容量不会随着时间的推移而不可逆转地减少：它可以再生，因此可以实现极长的使用寿命。

此外，氧离子电池可以在不含稀有元素的情况下生产，并且由不可燃材料制成。新电池理念的专利申请已经与来自西班牙的合作伙伴一起提交。氧离子电池可能是大型储能系统的绝佳解决方案，例如储存来自可再生能源的电能。

陶瓷材料作为新的解决方案

TU Wien 化学技术与分析研究所的 Alexander Schmid 说：“我们在可用于燃料电池的陶瓷材料方面积累了大量经验。” “这让我们产生了研究这种材料是否也适用于制造电池的想法。”

TU Wien 团队研究的陶瓷材料可以吸收和释放带双负电荷的氧离子。当施加电压时，氧离子从一种陶瓷材料迁移到另一种陶瓷材料，之后可以使它们再次迁移回来，从而产生电流。

“基本原理实际上与锂离子电池非常相似，”Jürgen Fleig 教授说。“但我们的材料有一些重要的优势。” 陶瓷不易燃——因此锂离子电池屡屡发生的火灾事故几乎被排除。此外，不需要昂贵或只能以对环境有害的方式提取的稀有元素。

“在这方面，使用陶瓷材料是一个很大的优势，因为它们可以很好地适应，”Tobias Huber 说。“你可以相对容易地用其他元素替换某些难以获得的元素。” 电池的原型仍然使用镧——一种不完全稀有但也不完全常见的元素。但即使是镧也将被更便宜的东西取代，对此的研究已经在进行中。许多电池中使用的钴或镍根本没有使用。

高寿命

但也许新电池技术最重要的优势是它的潜在寿命：“在许多电池中，你会遇到电荷载体在某些时候无法再移动的问题，”亚历山大施密德说。“然后它们就不能再用来发电了，电池的容量会下降。经过多次充电循环后，这可能会成为一个严重的问题。”

然而，氧离子电池可以毫无问题地再生：如果氧气由于副反应而损失，那么损失可以简单地通过环境空气中的氧气来补偿。

新的电池概念不适用于智能手机或电动汽车，因为氧离子电池只能达到锂离子电池能量密度的三分之一左右，并且在 200 至 400 °C 的温度下运行。然而，这项技术在储存能量方面非常有趣。

“例如，如果你需要一个大型储能单元来临时储存太阳能或风能，那么氧离子电池可能是一个很好的解决方案，”Alexander Schmid 说。“如果你建造一整栋充满储能模块的建筑，较低的能量密度和较高的工作温度不会起决定性作用。但我们电池的优势在那里尤为重要：使用寿命长，生产大量产品的可能性这些材料的数量不含稀有元素，而且这些电池没有火灾隐患。”