实现更低的环保成本！科研团队开发高性能水性钙离子电池

实现更低的环保成本！科研团队开发高性能水性钙离子电池

在锂离子电池材料价格飙升和预计短缺的背景下，寻找廉价、丰富、安全和可持续的电池化学物质从未如此重要。钙已被考虑用于电池，但相对于锂，钙离子更大尺寸和更高的电荷密度对其插入电极材料提出了挑战。

现在，来自美国伦斯勒理工学院的研究人员报告了在解决这个问题和释放高性能钙离子电池潜力方面取得的进展。

伦斯勒工程学院的 John A. Clark 和 Edward T. Crossan 工程学教授 Nikhil Koratkar 说，钙离子是二价的，因此在电池运行期间，一个离子插入将为每个离子提供两个电子。这使得高效电池可以减少钙离子的质量和体积。

不过，相对于锂，钙离子的更大尺寸和更高的电荷密度会损害扩散动力学和循环稳定性。该团队通过开发包含大开放空间（七边形和六边形通道）的氧化物结构克服了这个问题。在他们的工作中，使用钼钒氧化物 (MoVO) 的正交和三角多晶型物作为钙离子的主体，展示了一种水性钙离子电池。

研究人员已经证明，钙离子可以从材料中快速插入和提取，这些隧道充当可逆和快速离子传输的“导管”。研究结果表明，MoVO 提供了迄今为止报告的钙离子存储的最佳性能之一。

具体而言，对于三角 MoVO，在 0.2C 时获得了 ∼203 mAh g -1的比容量， 而在 20C 的速度提高了 100 倍时，获得了 ∼60 mAh g -1的容量。开放隧道三角和正交多晶型物也促进了循环稳定性和可逆性。这些 发现最近发表在美国国家科学院院刊 (PNAS)上。

Koratkar 说，在不远的将来，钙离子电池可能有一天会取代锂离子技术，成为为我们社会提供动力的首选电池化学物质。这项工作可以引领一种新型高性能钙基电池，这些电池使用地球上丰富且安全的材料，因此价格实惠且可持续。这种电池可以广泛用于便携式和消费电子产品、电动汽车以及电网和可再生能源存储。