研究人员开发一种氧离子电池

锂离子电池如今无处不在，但这并不意味着它们是所有应用领域的最佳解决方案。TU Wien现在已经成功地开发出一种具有一些重要优势的氧离子电池。虽然它不允许像锂离子电池那样高的能量密度，但它的存储容量不会随着时间的推移而不可逆转地减少：它可以再生，因此可以实现极长的使用寿命。

此外，氧离子电池可以在没有稀有元素的情况下生产，并且由不燃材料制成。新电池创意的专利申请已经与西班牙的合作伙伴一起提交。氧离子电池可能是大型储能系统的绝佳解决方案，例如存储来自可再生能源的电能。

陶瓷材料作为新解决方案

“我们在可用于燃料电池的陶瓷材料方面拥有丰富的经验，”TU Wien化学技术与分析研究所的Alexander Schmid说。“这给了我们研究这种材料是否也适合制造电池的想法。

TU Wien团队研究的陶瓷材料可以吸收和释放带双重负电荷的氧离子。当施加电压时，氧离子从一种陶瓷材料迁移到另一种陶瓷材料，然后它们可以再次迁移回来，从而产生电流。

“基本原理实际上与锂离子电池非常相似，”Jürgen Fleig教授说。“但是我们的材料有一些重要的优势。陶瓷不易燃，因此锂离子电池一次又一次发生的火灾事故实际上被排除在外。此外，不需要稀有元素，这些元素价格昂贵或只能以对环境有害的方式提取。

“在这方面，陶瓷材料的使用是一个很大的优势，因为它们可以很好地适应，”Tobias Huber说。“你可以相对容易地用其他元素替换某些难以获得的元素。电池的原型仍然使用镧 - 一种并不罕见但也不完全常见的元素。但即使是镧也要被更便宜的东西所取代，对此的研究已经在进行中。许多电池中使用的钴或镍根本不使用。

使用寿命长

但也许新电池技术最重要的优势是其潜在的寿命：“在许多电池中，你会遇到一个问题，即在某些时候电荷载体无法再移动，”亚历山大施密德说。“然后它们不能再用于发电，电池的容量就会下降。经过多次充电周期后，这可能会成为一个严重的问题。

然而，氧离子电池可以毫无问题地再生：如果氧气由于副反应而损失，那么损失可以简单地通过环境空气中的氧气来补偿。

新的电池概念不适用于智能手机或电动汽车，因为氧离子电池的能量密度仅为锂离子电池的三分之一左右，并且在200至400°C的温度下运行。 然而，该技术对于储存能量非常有趣。

“例如，如果您需要一个大型储能单元来临时存储太阳能或风能，那么氧离子电池可能是一个很好的解决方案，”Alexander Schmid说。“如果你建造一整栋充满储能模块的建筑，较低的能量密度和升高的工作温度不会起到决定性的作用。但是我们的电池的优势在那里尤为重要：使用寿命长，可以在没有稀有元素的情况下生产大量这些材料，以及这些电池没有火灾危险。

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