美國科學家開發鈣離子電池，稱取代鋰電池指日可待

在鋰離子電池材料價格飆升和預測短缺的背景下，尋找廉價、豐富、安全和可持續的電池化學材料更為關鍵。鈣離子已被考慮用于電池，但相對于鋰而言，鈣離子更大尺寸和更高的電荷密度，給其插入電極材料帶來了挑戰。

目前，美國倫斯勒理工學院的研究人員報告了在解決這一問題和釋放高性能鈣離子電池潛力方面的進展。倫斯勒大學John A．Clark和Edward T．Crossan工程教授Nikhil Koratkar表示：“鈣離子是二價的，因此在電池運行期間，一個離子的插入將為每個離子提供兩個電子。這使得鈣離子的質量和體積減少，成為高效的電池。”

然而，相對于鋰而言，鈣離子更大的尺寸和更高的電荷密度會損害擴散動力學和循環穩定性。該團隊通過開發含有大空隙的氧化物結構（七角形和六角形通道）來克服這個問題。該研究展示了一種水基鈣離子電池，使用正交晶和三角晶型的氧化鉬釩（MoVO），作為鈣離子的“宿主”。

研究人員證明，鈣離子可以快速插入并從材料中提取，這些隧道作為管道，用于可逆和快速的離子傳輸。研究結果表明，MoVO為儲存鈣離子提供了迄今為止報告的最佳性能之一。

Koratkar表示：“鈣離子電池可能在不遠的將來取代鋰離子技術，成為為我們社會提供動力的首選電池化學。這項工作可以帶來一類新的高性能鈣基電池，使用地球上豐富和安全的材料，因此是負擔得起和可持續的。這種電池可以在便攜式和消費類電子產品、電動汽車以及電網和可再生能源存儲中找到廣泛的用途。”

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