穩定性、成本效益比更佳,印度研發世界第一個鐵離子電池

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 16 日 14:09 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 follow us in feedly


鋰離子電池是目前最常見的電池之一,舉凡智慧手機、筆電與電動車,都可以看到它的身影,但鋰在地殼含量著實不多,若是能換個常見的金屬就好了。最近印度科學家就研發出鐵離子蓄電池,聲稱比鋰電池更穩定、更便宜,競爭力可期。

曾聽過鋰離子電池、鈉離子電池、鎂離子電池,但鐵離子電池可謂前所未見。印度理工學院(IIT)馬德拉斯分校物理系教授 Ramaprabhu Sundara 表示,鐵的物理、化學性質都不錯,鐵離子氧化還原電位(Redox potential)比鋰離子高,亞鐵離子(Fe²⁺)半徑也比鋰的離子半徑還要小,過去科學家都略過這些優點。

看好鐵的可能性,團隊開始研製鐵離子電池,他們把低碳鋼當作陽極,陰極用五氧化二釩來製造,電解質則是採用高氯酸鐵,其中陽極採用低碳鋼的原因在於,若是用純鐵(pure iron),鐵離子難以在陽極穿梭,但在低碳鋼加入少量碳後,就能解決這個問題。

團隊指出,五氧化二釩常用於多價離子電池,間距較大,鐵離子容易在其中穿梭,而測試多種或常規或特殊電解質後,團隊也發現醚基高氯酸鐵溶液電解質的效能最好。

團隊認為,以低碳鋼製造鐵離子電池,能提高成本效益、穩定性及儲電容量,可儲存較高電量等優勢。除此之外,與鋰電池不同,鐵並不會生成晶枝,能有效防止電池在充放電時短路,因此能大幅提高鐵離子電池的安全性。

根據研究測試,目前鐵離子電池只能進行 150 次充放電循環,50 次循環後維持 54% 電量;重量能量密度為每公斤 220Wh,鋰離子電池則是每公斤 350Wh,大約是鋰電池 55%~60%,顯然在壽命跟儲電容量方面,還需要進一步最佳化。

不過鐵離子電池仍是具潛力的技術,畢竟鋰離子電池並非完美無缺,不管是鋰礦開採、電池穩定性都備受爭議。

雖然鋰礦開採相對便宜,但通常都是透過抽取鹽水並加以蒸發處理的方式來取得鋰礦,開採鋰礦需要大量水,每噸鋰得使用 500,000 加侖水,且鋰礦的有毒化學品若不小心泄漏,也會對生態系統造成嚴重破壞。

因此團隊認為,鐵是個不錯的替代方案,並不斷研究並冀望能商業化。研究已發表在《Chemical Communications》。

(首圖來源:Flickr/Sh4rp_i CC BY 2.0)