电动汽车明天的超级电池是用石头做的

“你电动汽车中的电池决定了你在一次充电后能行驶多远以及充电速度有多快。然而，当今最广泛使用的电动汽车电池——锂离子电池在容量、安全性和可获得性方面存在局限性。因为锂是一种昂贵且对环境有害的材料，这种相对稀有金属的稀缺性可能会阻碍汽车运输的绿色转型。随着越来越多的人转向电动汽车，我们需要开发新一代无锂电池，这种电池至少应同样高效，但更环保且生产成本更低。这要求电池的主要部件——阳极、阴极和电解质使用新材料，并开发新的电池设计。这是目前全世界研究人员都在涉足的研究领域，因为当我们找到电池的新‘配方’时，将能够大幅减少交通行业的碳排放。在丹麦技术大学 (DTU)，研究员Mohamad Khoshkalam发明了一种有潜力替代未来超级电池中锂的材料：基于硅酸钾和硅酸钠的固态电池。这些是岩石硅酸盐，是地壳中最常见的矿物之一。它们可以在你在海滩或花园里捡起的石头中找到。这种新材料的一大优势是它对空气和湿度不敏感，这使其能够被塑造成电池内部一层像纸一样薄的形态。

获专利的超离子材料

基于硅酸钾的乳白色、纸一样薄的材料潜力巨大。这是一种成本低廉、环保的材料，可以从硅酸盐中提取，硅酸盐覆盖了地球表面90%以上的面积。该材料在约40度时能够传导离子，且对水分不敏感。这将使扩大规模和未来电池生产变得更容易、更安全、更便宜，因为生产可以在开放的环境中和接近室温的温度下进行。此外，该材料也无需添加目前在锂离子电池中用于提高容量和使用寿命的昂贵且对环境有害的金属，如钴。“硅酸钾作为固态电解质的潜力早已为人所知，但我认为由于钾离子重量和尺寸带来的挑战，这一潜力被忽视了。钾离子体积大，因此移动较慢，”Mohamad Khoshkalam说。为了理解Mohamad Khoshkalam的发现的潜在意义，首先需要了解电解质在电池中的关键作用。电池中的电解质可以是液体或固体材料——即所谓的固态电解质。电解质允许离子在电池的阳极和阴极之间移动，从而维持放电和充电过程中产生的电流。换句话说，电解质对电池容量、充电时间、使用寿命和安全性至关重要。