圖：準(zhǔn)固態(tài)(QSS)熔鹽電解質(zhì)和QSS熔鹽鐵空氣電池結(jié)構(gòu)圖

固體氧化燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)將氫和氧轉(zhuǎn)化為電能。雖然它們?cè)趶娜剂现刑崛∧茉捶矫嫘屎芨撸夷陀?、成本低、生產(chǎn)起來(lái)更環(huán)保，但它們不能充電。而金屬空氣電池是一種電化學(xué)電池，它使用廉價(jià)的金屬(如鐵)和空氣中存在的氧氣發(fā)生反應(yīng)來(lái)發(fā)電。雖然不是很耐用，但這些高能密度電池是可充電的，可以儲(chǔ)存和釋放與鋰離子電池同樣多的電力，勝在更安全、更便宜。

在早期研究階段，研究人員探索了一種高溫鐵-空氣電池設(shè)計(jì)，即使用熔鹽作為電解質(zhì)以獲得導(dǎo)電性。熔融鹽價(jià)格便宜，易燃，有助于給電池帶來(lái)更高的儲(chǔ)能和動(dòng)力性能，并延長(zhǎng)電池的壽命。

然而，熔鹽也具有不利的特性。諾丁漢大學(xué)研究負(fù)責(zé)人喬治·陳教授(George Chen)表示：“在極端高溫下，熔鹽可能具有極強(qiáng)的腐蝕性、揮發(fā)性，并會(huì)蒸發(fā)或泄漏，這對(duì)電池設(shè)計(jì)的安全和穩(wěn)定性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。迫切需要微調(diào)這些電解液的特性，以改善電池性能，并使其未來(lái)能夠在電動(dòng)運(yùn)輸中使用。”

研究人員現(xiàn)在已經(jīng)成功地改進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，使用固體氧化納米粉末將熔鹽轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌腆w鹽。領(lǐng)導(dǎo)該合作項(xiàng)目的中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所王建強(qiáng)教授預(yù)測(cè)，這種準(zhǔn)固態(tài)(QSS)電解液適用于800攝氏度的金屬空氣電池，因?yàn)樗种屏嗽谌绱烁叩墓ぷ鳒囟认驴赡艹霈F(xiàn)的熔鹽蒸發(fā)和流動(dòng)特性。

研究人員表示，準(zhǔn)固態(tài)是使用納米技術(shù)來(lái)構(gòu)建可靈活連接的固體氧化物顆粒網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，該網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)鎖定熔鹽電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)屏障，同時(shí)仍允許它們?cè)跇O端高溫下安全導(dǎo)電。他們希望，這些“令人鼓舞的結(jié)果”將有助于構(gòu)建一種更簡(jiǎn)單、更高效的方法，以便幫助設(shè)計(jì)低成本、高性能、高穩(wěn)定性和安全性的熔鹽金屬空氣電池。

喬治·陳教授稱：“改進(jìn)后的熔鹽鐵氧電池在新的市場(chǎng)有很大的應(yīng)用潛力，包括在電力運(yùn)輸和可再生能源方面，這些都需要我們的家庭和電網(wǎng)水平提供創(chuàng)新存儲(chǔ)解決方案。原則上，該電池還能夠儲(chǔ)存太陽(yáng)能和電力，這對(duì)于家庭和工業(yè)能源需求都非常重要。目前，西班牙和中國(guó)大量使用熔鹽來(lái)捕獲和儲(chǔ)存太陽(yáng)能，然后將其轉(zhuǎn)化為電能，而我們的熔鹽金屬空氣電池在單個(gè)設(shè)備中同時(shí)完成了這兩項(xiàng)工作。”