美科学家研制可充电熔融—空气电池 储电能力极强

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有望在电动车、储电电网等领域获得应用

科技日报讯 据物理学家组织网近日报道，最近，美国乔治·华盛顿大学科学家展示了一种新型高能电池，称为“熔融—空气电池”，是目前储电能力最高的电池之一。这种电池与其他高能电池不同，还能再次充电。虽然该电池目前要在高温下操作，但研究人员正在进一步实验改进其性能，以期这种电池在电动车、储电电网领域更具竞争力。相关论文发表在最近出版的《能源与环境科学》杂志上。

“这是第一款可充电的熔融—空气电池，利用空气中的自由氧和多电子存储分子存储电能。”该校研究人员斯图亚特·利希特说，“目前在电动车和电网中已有实用充电熔融硫电池，但不是空气。硫的质量是氧的两倍，而且空气不会增加电池重量。”

多电子存储分子是在一个分子中存储多个电子，这是熔融空气电池的最大优势之一。这使它比单电子存储分子的电池，如锂离子电池储电能力更高。目前储电能力最高的电池——硼化矾（VB2）—空气电池，每个分子能存储11个电子，但VB2—空气电池及其他高能电池却不可充电。

利希特解释说，熔融电解质是让电池可充电的关键。熔融电解质是高活性的，能通过一种特殊电解分裂反应来为电池“充电”。如铁熔融—空气电池放电后，铁氧混合物会生成氧化铁。充电则是把氧化铁变成金属铁，把氧气释放到空气里。

熔融—空气电池结合了高储电能力和可充电性能。用空气中的氧作阴极材料，不用任何外来催化剂或薄膜。不同电池需要不同的电解质，但都是熔融的，研究人员所展示的样本是在700℃到800℃时熔融为液态。“对电池来说高温并不常见，但这并非障碍。较低容量的高温熔融电解硫电池已经用在了电动车上，至今尚未发现缺点。”利希特说。

他们还把铁、碳和VB2作电解质进行比较，储电量分别达到1万、1.9万和2.7万瓦时/升。储电量受每种分子所存储的电子数量的影响：铁是3个电子，碳是4个，VB2是11个。而锂—空气电池只有6200瓦时/升，因为它每个分子只能存储一个电子。

高储电能力和可充电性的结合，让熔融—空气电池在未来能源存储应用中极具吸引力。目前，研究人员正在改进该电池的其他性能，如研究熔点更低的熔融电解质、提高电压和能效等。利希特说：“熔融—空气电极上的放电电流足以生成高电压，如果增加循环空气和熔融盐之间的表面积，还能进一步提高电压。”