化学电池是指通过电化学反应,把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的一类装置。在现代社会中,化学电池和我们的日常生活息息相关,无时无刻不在为我们的生活服务。
以有机溶剂为电解液的锂离子电池由于工作电压高、能量大和循环寿命长的优点而被广泛应用于手机、电脑和相机等便携型电子产品中。由于钠资源相对丰富,钠离子水系电池被认为是下一代水系二次电池的理想选择。目前,美国的Aquion Energy和Alveo Energy两家公司正在积极开发基于钠离子水系电池的储能系统,而中国在这方面研究不足。
近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所设计出一种新型的水系锂钠混合离子电池,给钠离子电池家族增添了一支新军。该研究成果在线发表于英国《科学报告》。与传统锂离子电池“摇椅式”的工作原理不同,该类电池在充放电过程中,锂离子和钠离子分别仅在电池的一极与电解液之间移动。得益于这种独特的工作原理,该类电池不但能储存电能,而且还具有分离金属离子的功能,可谓“一举两用”。
该类电池的一极采用选择性嵌入/脱嵌锂离子的化合物为活性材料,而另一极则选用选择性嵌入/脱嵌钠离子的化合物作为活性材料,同时以锂钠混合离子水溶液作为电解质。锂离子电池的发展导致全世界对锂资源的需求日益增加。据统计,至2012年,世界上83%的锂是从海或卤水中提取的,因此发展新型有效的分离技术迫在眉睫。
现在,“一举两用”电池的出现,既为电化学储能技术的发展提供了新思路,又为锂钠分离技术的发展提供了新契机。