據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，最近，美國喬治·華盛頓大學(xué)科學(xué)家展示了一種新型高能電池，稱為“熔融—空氣電池”，是目前儲(chǔ)電能力最高的電池之一。這種電池與其他高能電池不同，還能再次充電。雖然該電池目前要在高溫下操作，但研究人員正在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)改進(jìn)其性能，以期這種電池在電動(dòng)車、儲(chǔ)電電網(wǎng)領(lǐng)域更具競爭力。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

“這是第一款可充電的熔融—空氣電池，利用空氣中的自由氧和多電子存儲(chǔ)分子存儲(chǔ)電能。”該校研究人員斯圖亞特·利希特說，“目前在電動(dòng)車和電網(wǎng)中已有實(shí)用充電熔融硫電池，但不是空氣。硫的質(zhì)量是氧的兩倍，而且空氣不會(huì)增加電池重量。”

多電子存儲(chǔ)分子是在一個(gè)分子中存儲(chǔ)多個(gè)電子，這是熔融空氣電池的最大優(yōu)勢之一。這使它比單電子存儲(chǔ)分子的電池，如鋰離子電池儲(chǔ)電能力更高。目前儲(chǔ)電能力最高的電池——硼化礬（VB2）—空氣電池，每個(gè)分子能存儲(chǔ)11個(gè)電子，但VB2—空氣電池及其他高能電池卻不可充電。

利希特解釋說，熔融電解質(zhì)是讓電池可充電的關(guān)鍵。熔融電解質(zhì)是高活性的，能通過一種特殊電解分裂反應(yīng)來為電池“充電”。如鐵熔融—空氣電池放電后，鐵氧混合物會(huì)生成氧化鐵。充電則是把氧化鐵變成金屬鐵，把氧氣釋放到空氣里。

熔融—空氣電池結(jié)合了高儲(chǔ)電能力和可充電性能。用空氣中的氧作陰極材料，不用任何外來催化劑或薄膜。不同電池需要不同的電解質(zhì)，但都是熔融的，研究人員所展示的樣本是在700℃到800℃時(shí)熔融為液態(tài)。“對電池來說高溫并不常見，但這并非障礙。較低容量的高溫熔融電解硫電池已經(jīng)用在了電動(dòng)車上，至今尚未發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)。”利希特說。

他們還把鐵、碳和VB2作電解質(zhì)進(jìn)行比較，儲(chǔ)電量分別達(dá)到1萬、1.9萬和2.7萬瓦時(shí)/升。儲(chǔ)電量受每種分子所存儲(chǔ)的電子數(shù)量的影響：鐵是3個(gè)電子，碳是4個(gè)，VB2是11個(gè)。而鋰—空氣電池只有6200瓦時(shí)/升，因?yàn)樗總€(gè)分子只能存儲(chǔ)一個(gè)電子。

高儲(chǔ)電能力和可充電性的結(jié)合，讓熔融—空氣電池在未來能源存儲(chǔ)應(yīng)用中極具吸引力。目前，研究人員正在改進(jìn)該電池的其他性能，如研究熔點(diǎn)更低的熔融電解質(zhì)、提高電壓和能效等。利希特說：“熔融—空氣電極上的放電電流足以生成高電壓，如果增加循環(huán)空氣和熔融鹽之間的表面積，還能進(jìn)一步提高電壓。”