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2024-05-28 | 科技島

美國科學家使用鐵做為電池陰極材料 比鋰離子電池更安全實惠又環保


美國科學家使用鐵做為電池陰極材料 比鋰離子電池更安全實惠又環保


美國奧勒岡州立大學化學研究人員,現在推出一種新方式,利用常見的鐵來製造電動車的鋰離子電池,代替鈷和聶等稀缺的貴重金屬,同時製造更安全永續,能量密度更高的電池。


編譯/Elisa




鋰離子電池中不可或缺的鎳和鈷,目前在全球極度短缺,恐怕在幾十年內就會讓目前全球電池停止生產。此外鎳與鈷在電池裡,能量密度已經達到最大,再進一步充電的話可能會因為釋放氧氣,導致電池著火。而鈷具有毒性,從垃圾掩埋場滲出的話就會污染生態系和水源。美國奧勒岡州立大學化學研究人員,現在推出一種新方式,利用常見的鐵來製造電動車的鋰離子電池,代替鈷和聶等稀缺的貴重金屬,同時製造更安全永續,能量密度更高的電池。





美國科學家使用鐵做為電池陰極材料 比鋰離子電池更安全實惠又環保
科學家使用鐵做為電池陰極材料,比鋰離子電池更安全實惠又環保。圖取自 Interesting Engineering



利用鐵做電池負極達到更高能量密度




關鍵就在科學家利用鐵來做為電池的負極,並透過特殊打造的化學環境來加強金屬反應。研究人員設計出一款氟(fluorine)和磷酸鹽負離子(phosphate anions)的混合物,能讓鐵粉、氟化鋰(lithium fluoride)和磷酸鋰(lithium phosphate)逆轉且化為鐵鹽(iron salts),就能做為電池的負極,又不需要改變現有電池的正極材料、設計或生產線。至於放電過程一樣是鋰離子透過電解質,從正極移動到鐵製負極,充電時則反過來,但鐵製負極可以讓能量密度更高。




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鐵成本低廉且含量豐富可讓電池更環保




另外鐵是地球上最常見的、也是地殼中含量第四豐富的元素,材料成本可能每公斤還不到一美元,只佔鎳和鈷所需成本的一小部分,因此鐵製負極的鋰電池成本可能更低,有望為未來製造更安全永續的電動車電池鋪路。




資料來源:Interesting Engineering



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