鈉、鎂和鉀都在爭奪取代鋰在未來可充電電池中的位置。現在，奧地利的研究人員在混合物中加入了一種不同尋常的競爭者：氧氣。
該團隊制造了一種新的氧離子電池，與鋰離子相比，該電池可以儲存約三分之一的能量，但壽命更長。它還使用了豐富的材料，使用固體電解質意味著它不可燃。
“How it works is actually very similar to a lithium-ion battery except with oxygen.”
—Alexander Schmid, TU Wien
電池在200至400°C的溫度范圍內工作。維也納理工大學化學技術與分析研究所研究員Alexander Schmid表示，這種更高的工作溫度和更低的能量密度使其最適合固定用途，如電網或備用電力的可再生能源存儲。Schmid和他的同事在《先進能源材料》雜志上報道了這種新型電池。
考慮到鋰離子電池的高成本和對鈷和鋰等地理儲量有限的材料的依賴，以及其起火的可能性，鋰離子電池在電網存儲方面可能存在問題。液流電池將能量儲存在裝有低成本化學品的大型儲罐中，顯示出電網存儲的前景，但其中使用的材料，如釩，價格昂貴。與此同時，鈉硫和熔鹽等其他電池技術，就像鋰離子電池一樣，使用揮發性液體電解質，如果設備出現故障，可能會帶來安全風險。Schmid和他的同事利用兩種不同氧化物的薄膜作為電極，制作了一種電池，這是目前實驗室規模的小型原型。這些氧化物是通常用于固體氧化物燃料電池的陶瓷。他們選擇了另一種陶瓷材料，氧化釔穩定氧化鋯作為固體電解質。Schmid說：“除了氧氣之外，它的工作原理實際上與鋰離子電池非常相似。” 它們通過獲得或失去電子來獲得電荷的離子原子在兩個表面之間來回跳躍，并產生電流。對于這些新電池，其表面由陶瓷制成。據悉，這種陶瓷材料可以吸收和釋放雙重帶負電荷的氧離子。當施加電壓時，氧離子遷移到氧氣吸收電極，儲存能量。當氧離子回流時，該裝置會產生電流。對氧離子電池的全電池進行的測試顯示，體積能量密度高達每立方厘米140毫瓦時，相當于當今鋰離子電池體積能量密度的30%左右。然而，依靠氧離子儲存能量使這種新化學物質比鋰具有獨特的優勢。“大氣中氧氣含量豐富，”Schmid說，“鋰離子電池通常會失去容量，因為副反應和寄生電流會導致離子損失。氧離子電池也會發生這種情況，但我們可以簡單地從大氣中再生那些損失的氧氣。”這一方法使得該電池的壽命大幅增加。該團隊已經對他們的原型進行了大約1000次充電循環的測試，但他們預計該設備通過再生那些損失的氧氣，可以持續數十萬次充電循環。這種長壽命是研究人員最興奮的事情，因為它給電池在綠色能源領域帶來了巨大的影響。其儲電能力可維持長時間不衰退，對工業儲能有實用價值，例如儲存風力發電產生的電能。此外，該電池不需要使用稀少、昂貴的材料。目前研究團隊制造的原型電池含有稀土元素鑭，將來可望用更廉價的材料取代，相關研究已在進行中。IEEE Spectrum
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