科學(xué)家致力于發(fā)展低成本、高效與安全電池,而身為鋰離子電池后起之秀,也有不少科學(xué)家關(guān)注并不斷研發(fā)鋁電池(aluminium batteries),其中瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(Empa)與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETHZ)已找出兩種材料,可望提升鋁電池效率與增加用途廣泛性.

    根據(jù)在《Advanced Materials》報(bào)告,氮化鈦(titanium nitride)與聚芘(Polypyrene)為良好替代材料,前者為導(dǎo)電性高與耐腐蝕性強(qiáng)的合成陶瓷材料,由常見(jiàn)的鈦和氮元素組成,且易于制造;后者則為碳?xì)浠衔?儲(chǔ)存容量可與石墨相競(jìng)爭(zhēng),可做為電池正極材料.

    瑞士尋獲新型抗腐蝕材料,盼提升鋁電池應(yīng)用與效率

    由于鋁電池電解質(zhì)腐蝕性極強(qiáng),甚至可腐蝕不銹鋼與金,因此科學(xué)家正在尋找替代材料或是抗腐蝕材料.而氮化鈦可是說(shuō)是該研究的突破口,該材料比不銹鋼更有效阻擋腐蝕性電解質(zhì),同時(shí)也能以薄膜生產(chǎn),如此一來(lái)就可以覆涂在電池上的聚合箔(polymer foils),ETHZ 功能性無(wú)機(jī)材料教授 Maksym Kovalenko 認(rèn)為,研究可進(jìn)一步提升氮化物的多功能性.

    科學(xué)家已成功在實(shí)驗(yàn)室打造氮化鈦鋁電池(見(jiàn)首圖).Kovalenko 指出,氮化鈦也可以用在金屬導(dǎo)體,甚至能將其印刷在塑料上,其潛在應(yīng)用也不限于鋁電池,也可用在鈉基電池、鎂基電池或高壓鋰離子電池.

    聚芘的分子結(jié)構(gòu).

    第二種材料聚芘則為聚合物分子結(jié)構(gòu),當(dāng)其分子鏈無(wú)序聚集時(shí),聚芘會(huì)具有導(dǎo)電性.Kovalenko 表示,分子鏈之間存有許多空間,可讓電解質(zhì)中較大離子能夠滲入電極材料.團(tuán)隊(duì)則認(rèn)為聚芘和氮化鈦都是可撓式材料,可望用于可撓式電池,但目前該材料仍處于實(shí)驗(yàn)室階段.

    這兩項(xiàng)材料發(fā)展皆有望提升再生能源的儲(chǔ)能應(yīng)用.當(dāng)日照強(qiáng)烈與風(fēng)大時(shí),儲(chǔ)能技術(shù)可有效儲(chǔ)存電力,以免發(fā)生缺電或是綠能供過(guò)于求的窘境.雖然在儲(chǔ)能技術(shù)中,鋰離子電池效率高,也是當(dāng)今廣泛技術(shù),但由于鋰礦地球含量比鎂、鈉與鋁還要低,萃取也具困難性,鋰離子電池并不適合大范圍使用.

    報(bào)告指出,目前迫切需要低成本和可大規(guī)模應(yīng)用的固定式電力儲(chǔ)能設(shè)備,為此目標(biāo),現(xiàn)在已有一波新型電池研發(fā)浪潮,而這些電池大多是由地表含量高且易于制造的零件組成.