目前，电池在能源转型中发挥着重要作用，甚至可能是启动包括交通运输和能源行业在内的多个行业脱碳的关键。
图片来源:Shutterstock.com/petrmalinak
因此，发展更可持续的电池，保护生产中使用的资源和材料的管理，是应对气候变化的关键部分。
由于电动汽车的普及，特别是交通部门，推动了对锂离子电池(Li-ion)的需求。
2021年全球电动汽车的型号是2015年的5倍，到2021年底，主要汽车制造商的电动汽车型号达到450种。2这意味着对电池中阴极所用的关键材料，如钴和镍的需求急剧增加。
据预测，在短短几十年内，这两种元素都将出现短缺，这意味着迫切需要发明一种替代的可充电电池化学物质，它不涉及稀有元素，并有可能提供更高的能量密度。
纪秀磊，美国俄勒冈州立大学化学教授
季将带领一个研究团队俄勒冈州立大学作为美国能源部300万美元项目的一部分，该项目旨在领导开发一种使用可持续材料和元素的新型高能量密度电池，减少对稀土元素的依赖。
阳离子和阴离子
虽然制造和组装电池的方法有很多种，市场上也有很多不同的类型，但它们都以相同的基本方式工作，组件相似:两个电极;阳极和阴极。
阳极作为负极或还原电极，负责释放电子到外部电路，而阴极的工作是作为正极或氧化电极，从外部电路接收电子。
除了阳极和阴极，所有的电池都含有电解液，这种介质将两个电极分离，同时促进离子在它们之间流动。
在锂离子电池中，工作的离子被称为阳离子，它们是至少缺少一个电子的带正电的原子或分子。阴离子也可以用作电池中的工作离子;与阳离子相反，它们是带负电的原子或分子，至少有一个额外的电子。
已知的材料中，能够可逆储存阴离子的比储存阳离子的要少……可逆意味着电池可以再充电，就像电动汽车中的电池一样。阴离子电池将有可能改变电池行业的范式。阴离子电池更加可持续，因为它们的电极不需要钴或镍。
纪秀磊，美国俄勒冈州立大学化学教授
通过开发阴基电池，季和他的研究团队相信，他们可以提高电池技术的可持续性，因为它们可以按照与阳离子电池相同的原理工作，而不需要稀土材料。
低成本、可持续的材料
只有能够用经济的材料和元素(如铜或碳)制造电极，才能生产出更经济、更可持续的阴离子电池。
从图中可以看出，在可逆的电池反应中，铜可以作为负离子的电极。形象信誉作者:纪秀磊，俄勒冈州立大学理学院
阴离子电池的能量密度也与目前市场上的锂离子电池相当。此外，该团队认为，该技术可以应用于其他类型的电池，包括钠离子、镁离子和锌离子电池。
我们的目标是揭示这些电池背后的机制，并了解阴离子电池反应的限制因素。
纪秀磊，美国俄勒冈州立大学化学教授
”我们还希望获得关于电池条件和电池成分的基础知识，这将使阴离子托管电池提供高能量密度和稳定的循环寿命，季羡林继续说道。
该团队希望，这些基于阴离子的电池技术的进步可以改善现有的电池技术，同时提供高能能力，可能会迎来清洁能源解决方案的新浪潮，帮助社会走向更可持续的电池生产。
参考资料及进一步阅读
伦德伯格，s(2022年)俄勒冈州立大学从美国能源部获得300万美元，用于探索一种更可持续的电池，俄亥俄州立大学生活．可以在:https://today.oregonstate.edu/news/oregon-state-receives-3m-us-dept-energy-explore-more-sustainable-battery
国际能源机构(2022)继去年打破纪录后，全球电动汽车销量在2022年继续强劲增长，国际能源机构．可以在:https://www.iea.org/news/global-electric-car-sales-have-continued-their-strong-growth-in-2022-after-breaking-records-last-yea
免责声明:本文仅代表作者个人观点，并不代表AZoM.com Limited T/A AZoNetwork(本网站所有者和运营方)的观点。本免责声明构成条款及条件使用本网站的资料。