隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能的不斷發(fā)展，人們對(duì)于儲(chǔ)能電池的需求也在增加，但常見(jiàn)的鋰電池制造成本過(guò)高，人們希望尋找更好的替代品。近期，美國(guó)一所大學(xué)利用氯離子強(qiáng)化了氫氧化鐵電池的性能，這種電池有望取代鋰電池的地位。
　　鋰電池成本高昂的主要原因，在于制造時(shí)需要用鈷、鎳金屬作為電極材料，而這些材料又產(chǎn)于特定國(guó)家地區(qū)，因此對(duì)一些企業(yè)和國(guó)家來(lái)說(shuō)是件壞事。
　　
　　過(guò)去科學(xué)家開(kāi)發(fā)的“鎳鐵堿性電池”，擁有高存儲(chǔ)容量和長(zhǎng)壽命循環(huán)。其正極材料為鎳氧化物和氫氧化物，但含鐵的負(fù)極在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間充放電后，會(huì)被氧化成為四氧化三鐵（Fe3O4）影響電池性能，導(dǎo)致該電池的固定儲(chǔ)能出現(xiàn)障礙和下降。
　　因此，解決該問(wèn)題成為科學(xué)家們的主要研究目標(biāo)。這次擁有近160年歷史的美國(guó)伍斯特理工學(xué)院（Worcester Polytechnic Institute，WPI）、阿拉巴馬大學(xué)（University of Alabama）和布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Laboratory）等組成了團(tuán)隊(duì)來(lái)研究開(kāi)發(fā)鐵電池。
　　他們最終用氯離子強(qiáng)化氫氧化鐵，做出高效的新型鐵電池，讓其有望成為高存儲(chǔ)容量和長(zhǎng)壽命的可循環(huán)電池。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)寫(xiě)成報(bào)告，于8月初發(fā)表至《美國(guó)化學(xué)會(huì)材料科學(xué)》雜志。
　　該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，使用這種方法做出來(lái)的綠銹在電極中的Fe(OH)2/FeOOH單電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)高達(dá)64.7%，比過(guò)往一些類(lèi)似的單電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)高出許多，同時(shí)也提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　他們透過(guò)多種設(shè)備和方法去分析和觀察電池中的電解液中的氫氧化鈉和氯化鉀與氫氧化鐵之間的反應(yīng)結(jié)果，看到氫氧化鐵在氫氧根離子（OH-）的作用下會(huì)轉(zhuǎn)變成四氧化三鐵和鐵氧化物（FeOOH），而氫氧化鐵和氯離子則形成綠銹，但綠銹再次經(jīng)過(guò)氫氧根離子被還原成鐵氧化物。
　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這種化學(xué)反應(yīng)體現(xiàn)出電極具有高度的可逆性，能讓電池中的化學(xué)物質(zhì)達(dá)到有效的循環(huán)利用。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，添加氯化鉀能讓放電容量提高30%和增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性。
　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化鐵電池在含有氫氧化鈉和氯化鉀的電解質(zhì)中，即使全電池在經(jīng)過(guò)400次的充放電循環(huán)，還依然有90%的蓄電能力。這遠(yuǎn)比只有氫氧化鈉電解質(zhì)的氧化鐵電池在循環(huán)400次后的電池容量高。
　　報(bào)告最后表示，這種容量的提高得益于氯離子插入氫氧化鐵中，防爆正壓柜使得鐵氧化物的轉(zhuǎn)化反應(yīng)變得更加有效率。這次的研究成果可能會(huì)為“鐵銹”能夠用于電網(wǎng)中的堿性儲(chǔ)存電池找到一條全新的途徑。
　　不過(guò)，研究團(tuán)隊(duì)提到，目前尚未計(jì)算做出該種電池所需要花費(fèi)的成本，但這種電池使用地球上豐富的材料鐵和鹽，能夠在投入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)有效降低生產(chǎn)成本。
　　他們解釋，美國(guó)每年產(chǎn)生超過(guò)1,500萬(wàn)噸未回收的廢鐵，其中廢鐵以鐵銹的形式存在，因此可充電堿性鐵電池有助于將鐵銹廢料重新利用，有利于代替鋰電池成為儲(chǔ)能電池。該研究由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和能源部（DOE）資助。