科学家研制氧化铁电池 有望替代锂电池

  跟着风能、太阳能的继续不断的开展，人类关于储能电池的需求也在增加，但常见的锂电池制作本钱过高，人们期望寻觅更好的替代品。近期，美国一所大学运用氯离子强化了氢氧化铁电池的功能，这种电池有望替代锂电池的位置。

  锂电池本钱昂扬的根本原因，在于制作时需要用钴、镍金属作为电极资料，而这些资料又产于特定国家区域，因而对一些企业和国家来说是件坏事。曩昔科学家开发的“镍铁碱性电池”，具有高存储容量和长寿命循环。其正极资料为镍氧化物和氢氧化物，但含铁的负极在通过白璧无瑕充放电后，会被氧化成为四氧化三铁（Fe3O4）影响电池功能，导致该电池的固定储能呈现妨碍和下降。因而，处理该问题成为科学家们的首要研讨方针。这次具有近160年前史的美国伍斯特理工学院（Worcester Polytechnic Institute，WPI）、阿拉巴马大学（University of Alabama）和布鲁克海文国家试验室（Brookhaven National Laboratory）等组成了团队来研讨开发铁电池。他们终究用氯离子强化氢氧化铁，做出高效的新式铁电池，让其有望成为高存储容量和长寿命的可循环电池。这项新发现写成陈述，于8月初宣布至《美国化学会资料科学》杂志。该团队通过剖析发现，运用这种办法做出来的绿锈在电极中的Fe(OH)2/FeOOH单电荷转移反响高达64.7%，比过往一些相似的单电荷转移反响高出许多，一起也进步电池的循环稳定性。他们透过多种设备和办法去剖析和调查电池中的电解液中的氢氧化钠和氯化钾与氢氧化铁之间的反响成果，看到氢氧化铁在氢氧根离子（OH-）的效果下会转变成四氧化三铁和铁氧化物（FeOOH），而氢氧化铁和氯离子则构成绿锈，但绿锈再次通过氢氧根离子被还原成铁氧化物。研讨团队发现，这种化学反响体现出电极具有高度的可逆性，能让电池中的化学物质到达有用的循环运用。此外，他们还发现，增加氯化钾能让放电容量进步30%和增强循环稳定性。试验发现，氧化铁电池在含有氢氧化钠和氯化钾的电解质中，即便全电池在通过400次的充放电循环，还仍然有90%的蓄电才能。这远比只要氢氧化钠电解质的氧化铁电池在循环400次后的电池容量高。陈述最终表明，这种容量的进步得益于氯离子刺进氢氧化铁中，使得铁氧化物的转化反响变得更有用率。这次的研讨成果或许会为“铁锈”能用来电网中的碱性贮存电池找到一条全新的途径。不过，研讨团队说到，现在没有核算做出该种电池所要耗费的本钱，但这种电池运用地球上丰厚的资料铁和盐，可以在投入大规模出产时大大下降出产所带来的本钱。他们解说，美国每年发生超越1,500万吨未收回的废铁，其间废铁以铁锈的方式存在，因而可充电碱性铁电池有助于将铁锈废料从头运用，有利于替代锂电池成为储能电池。该研讨由美国国家科学基金会和能源部（DOE）赞助。

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