鋰離子電池易燃，原料價格不斷上漲。還有替代品嗎？是的：Empa和ETH蘇黎世的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些有前途的方法，可以用廢石墨和廢金屬制造電池。

KostiantynKravchyk在MaksymKovalenko工作。該研究小組位于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和Empa薄膜和光伏實驗室。這兩位研究人員在Empa分公司雄心勃勃的目標(biāo)是用地殼中最常見的元素制造電池-例如鎂或鋁。即使陽極由純金屬制成，這些金屬也具有高度的安全性。這也提供了以非常簡單和廉價的方式組裝電池并快速升級生產(chǎn)的機(jī)會。

為了使這種電池運(yùn)轉(zhuǎn)，液體電解質(zhì)需要由在室溫下不結(jié)晶的特殊離子組成-即形成一種熔體。在這種“冷熔”中，金屬離子在陰極和陽極之間來回移動，包裹在厚厚的氯離子中?；蛘?，可以使用不含金屬的大而輕的有機(jī)陰離子。但這確實存在一個問題：當(dāng)電池充電時，這些“厚”離子應(yīng)該去哪里？什么是適合的陰極材料？作為比較：在鋰離子電池中，陰極由金屬氧化物制成，其在充電期間可以容易地吸收小的鋰陽離子。然而，這對于如此大的離子不起作用。此外，這些大陰離子具有與鋰陽離子相反的電荷。

為了解決這個問題，Kovalenko的團(tuán)隊有一個伎倆：研究人員將鋰離子電池的原理顛倒過來。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，陽極（負(fù)極）由石墨制成，其層（在充電狀態(tài)下）含有鋰離子。相反，在Kovalenko的電池中，石墨被用作陰極（正極）。厚陰離子沉積在石墨烯層之間。在Kovalenko的電池中，陽極由金屬制成。

Kravchyk在尋找“正確”的石墨時取得了令人矚目的發(fā)現(xiàn)：他發(fā)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢石墨，被稱為“kishgraphite”，是一種很好的陰極材料。天然石墨也同樣有效-如果它是以粗糙的薄片供應(yīng)而不是磨得太細(xì)或者是折疊的非薄片形狀。原因是：石墨層在薄片邊緣處是開放的，因此厚陰離子能夠更容易地滑入結(jié)構(gòu)中。然而，通常用于鋰離子電池的細(xì)磨石墨不適合Kovalenko的電池。通過研磨石墨顆粒，這些層像皺折的紙一樣變皺。只有很小的鋰離子才能穿透這種皺巴巴的石墨，而不是新電池'

由鋼生產(chǎn)“kishgraphite”或原始天然石墨片構(gòu)成的石墨陰極電池具有成本效益高的潛力。如果第一次實驗是可行的，那么它也是持久的。幾個月來，實驗室系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)千次充電和放電循環(huán)?！奥然X-石墨陰極電池可以在日常家庭使用中持續(xù)數(shù)十年，”Kravchyk解釋說并增加了“類似的示范，但進(jìn)一步提高電池電壓，不影響容量，甚至更輕的元件正在推進(jìn)中，并將進(jìn)一步提高能量密度從目前的60Whkg-1到150Wh以上kg-1“