財聯(lián)社上海8月4日訊，考慮到鋰電池的原料稀缺性、高成本和長期使用的安全性，美國倫斯勒理工學(xué)院的一組研究人員近期提出了一種更環(huán)保、更高效、更便宜的能源存儲替代方案。

在最近發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上的一項研究中，該團隊斷言，鈣離子可以作為鋰離子的替代品，因為它含量豐富，成本低。

該研究論文通訊作者Nikhil Koratkar表示，" 絕大多數(shù)可充電電池產(chǎn)品都是基于鋰離子技術(shù)，這是性能方面的黃金標準。然而，鋰離子技術(shù)的致命弱點是成本。鋰是地球上的一種有限資源，近年來其價格大幅上漲。

" 我們正在研究一種廉價、豐富、安全、可持續(xù)的電池化學(xué)物質(zhì)，即在水基電解液中使用鈣離子。" 他補充說。

相較于鋰離子，鈣離子的體積更大、電荷密度更高，但可能會損害循環(huán)穩(wěn)定性。因此，該團隊提出含有大空隙的氧化物結(jié)構(gòu)(七角形和六角形通道)，是一種有前景的解決方案。

該研究展示了一種水基鈣離子電池，使用正交晶和三角晶型的氧化鉬釩(MoVO)，作為鈣離子的" 宿主 "。

經(jīng)過測試，該團隊證明，鈣離子可以從材料中快速插入和提取。這些通道充當了可逆和快速離子傳輸?shù)?" 管道 "。研究結(jié)果表明，MoVO 提供了迄今為止最佳的鈣離子存儲性能之一。

研究人員還指出，鈣離子相較于鋰離子還有一個優(yōu)勢：前者是二價的，因此在電池運行過程中，每次插入一個離子，就可提供兩個電子。這將使得同樣效率的鈣離子電池擁有更小的質(zhì)量和體積。

Koratkar 說，"在不遠的將來，鈣離子電池可能會在某一天取代鋰離子技術(shù)，成為為我們的社會提供動力的化學(xué)電池。"

" 這項工作可以引領(lǐng)一種新的高性能鈣基電池，使用地球上豐富和安全的材料，因此是負擔(dān)得起和可持續(xù)的。這種電池可以廣泛應(yīng)用于便攜式和消費電子產(chǎn)品、電動汽車，以及電網(wǎng)和可再生能源存儲。" 他補充道。