中國粉體網(wǎng)訊 中外聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將鹽作為一種關(guān)鍵成分，設(shè)計(jì)出了一種新型可充電電池，它可以加速向更環(huán)保的電動(dòng)交通工具的轉(zhuǎn)變。
許多電動(dòng)汽車(EV)由可充電的鋰離子電池供電，但隨著時(shí)間的推移，它們可能會(huì)失去能量和動(dòng)力。在某些條件下，這種電池在工作或充電時(shí)也會(huì)過熱，這也會(huì)降低電池壽命，減少每次充電的里程。
為了解決這些問題，由中科院領(lǐng)銜國內(nèi)外六家大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)合作，開發(fā)出了一種兼具了固體氧化物燃料電池和金屬-空氣電池性能優(yōu)點(diǎn)的電池能源存儲(chǔ)方案，并具有創(chuàng)新和廉價(jià)的特點(diǎn)。這種新型電池可以顯著延長電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，同時(shí)完全可回收、環(huán)保、低成本和安全。
固體氧化物燃料電池（solid-oxide fuel cell）通過化學(xué)反應(yīng)將氫和氧轉(zhuǎn)化為電能。盡管它們?cè)趶娜剂现刑崛∧芰糠矫嫘屎芨�，生產(chǎn)起來耐用、成本低、環(huán)保，但它們不能充電。
與此同時(shí)，金屬-空氣電池（metal-air batterie）是一種電化學(xué)電池，它使用廉價(jià)的金屬，如空氣中的鐵和氧氣來發(fā)電。充電時(shí)，它們只向大氣中釋放氧氣。這些高能量高密度電池雖然不是很耐用，但可以充電，可以像鋰離子電池一樣儲(chǔ)存和放電電能，而且更安全、更便宜。
在早期的研究階段，研究小組探索了一種高溫鐵-空氣電池（high-temperature, iron-air battery）的設(shè)計(jì)，使用熔鹽（molten salt）作為一種電解液，實(shí)現(xiàn)熱激活，以獲得導(dǎo)電性。廉價(jià)易燃性的熔鹽，有助于給電池帶來令人印象深刻的能量儲(chǔ)存和電力能力，以及較長的生命周期。
然而，熔鹽也具有不利的特性。在極端高溫下，熔鹽具有極強(qiáng)的腐蝕性、揮發(fā)性、蒸發(fā)性或泄漏性，這對(duì)電池設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
令人驚喜的是，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)成功地改進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，使用一種金屬釔摻雜的氧化鋯（yttrium-stabilised zirconia，YSZ）制成的納米固體氧化物粉末，將熔融鹽轉(zhuǎn)化成為了軟固體鹽/半固體鹽。穩(wěn)定的半固態(tài)結(jié)構(gòu)，可以在高溫下實(shí)現(xiàn)擠壓成型，而這對(duì)于電池的加工來說是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)。
文章報(bào)道稱，他們首次制備出了半固態(tài)高溫熔鹽金屬空氣電池的電解質(zhì)，由它制成的電池表現(xiàn)出了極高的效率和可與鋰離子電池媲美的能量密度。
中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的王建強(qiáng)（Jianqiang Wang）教授是該合作項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他預(yù)測(cè)這種準(zhǔn)固態(tài)(QSS)電解質(zhì)適用于800℃的金屬-空氣電池。在如此高的工作溫度下，它卻成功抑制了可能發(fā)生的熔鹽的蒸發(fā)和流動(dòng)性，實(shí)在難能可貴。
同樣來自中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的項(xiàng)目合作者博士彭程（Cheng Peng），解釋了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的獨(dú)特之處和設(shè)計(jì)價(jià)值。
半固態(tài)熔鹽電解質(zhì)設(shè)計(jì)，是一次納米與熔鹽學(xué)科交叉的嘗試。這種準(zhǔn)凝固（quasi-solidification），是通過納米技術(shù)來構(gòu)建一個(gè)靈活連接的固體氧化物粒子網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，該網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)“鎖住”熔融鹽電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)屏障，同時(shí)仍然允許它們?cè)跇O端高溫下安全地導(dǎo)電。
他希望這個(gè)團(tuán)隊(duì)的“令人鼓舞的結(jié)果”，將有助于建立一種更簡單、更有效的方法來設(shè)計(jì)低成本、高性能的熔鹽金屬-空氣電池，具有高穩(wěn)定性和安全性。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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