简述新型电解质钙电池的性能

钙基电池有望以较低的制造成本实现高能量密度。这种实验室规模的技术有可能在未来的储能系统中取代锂离子技术。但是,到目前为止,使用现有的电解质不可能在室温下为钙电池充电。在《能源与环境科学》杂志上,卡尔斯鲁厄技术学院(KIT)的研究人员现在提出了一个很有前途的电解质课程,这将是可能的。

高效,大型和低成本的储能系统将促进全国范围内向零排放移动性和电源的过渡。然而,当今最主要的锂离子技术无法在全球范围内完成这项任务,研究平台CELEST(电化学储能中心Ulm&Karlsruhe)主任KIT的Maximilian Fichtner教授说。

在这里,研究了钙电池和其他存储技术。“从中期来看,锂离子电池将在性能和制造所用的一些资源方面达到极限。这将阻止它们在对能量转换合理的地方继续使用。制造所需的资源的可用性例如钴,镍和锂是有限的。”

在由KIT与乌尔姆大学合作建立的乌尔姆(Helmholtz)乌尔姆(HIU)研究所中,费希特纳及其团队专注于替代电池技术。这些技术基于更丰富的资源。

钙是有希望的候选物,因为它可以与锂相反地每个原子释放并接受两个电子,并且因为它提供的电压类似于锂:“钙是地壳中含量第五高的元素。它在地球上的分布均匀而且安全,无毒且便宜。”

寻找合适的电解质

尽管如此,到目前为止,钙电池的开发仍然存在很大的障碍:与成熟的锂离子技术或更近期的钠或镁技术相比,到目前为止,缺乏生产可充电钙电池的实用电解质。

该研究的第一作者李振友博士和该项目负责人赵志荣博士说:“几年来,实验电解质以及钙电池的原型已经面世。”

两者都在嵌入CELEST的KIT卓越POLiS(锂后存储)集群中工作。“但是这些电解质只能在超过75摄氏度的温度下充电,此外,它们还容易发生不良的副反应。”

研究人员现已成功地基于特殊的有机钙盐合成了一类新型电解质。这些电解质可以在室温下充电。

研究人员使用新型电解质四[六氟异丙基氧基]硼酸钙证明了高能量密度,存储容量和快速充电能力的钙电池的可行性。他们的结果发表在《能源与环境科学》杂志上。

钙电池作为可持续能源存储系统

新型电解质是将钙电池从实验室转移到应用的重要基础。在电动汽车,移动电子设备和固定存储系统中,它们有一天可能会取代目前占主导地位的锂离子电池。

但这可能要花一点时间:“新电解质是第一步,” Fichtner强调。“成熟的钙电池还有很长的路要走。”

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