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Jülich和ORNL合作研发铁-空气电池电极积聚物可提升电池容量

　　据外媒报道，铁-空气电池(Iron–airbatteries)的能量密度要远高于当前的锂电池。此外，其重要构成物"铁"的储量十分富足，该材料的价格也很便宜。为此，于利希研究中心(ForschungszentrumJülich)也致力于重新研究该铁-空气电池这一理念(上世纪70年代就已提出)。

　　由于技术难题难以攻克，自上世纪80年代起，金属-空气电池的研究被弃置了很长一段时间。然而，最近数年来，该领域的研发兴趣越来越大。铁-空气电池的通过铁和氧的反应来获得能量。在反应过程中，铁氧化过程和生锈过程几乎相同。该反应要周边空气内的氧气参和反应，这样就无需考虑电池的氧气存储问题。由于可节省材料成本，使得研究机构纷纷开始研发铁-空气电池。

　　于利希研究中心和美国橡树岭国家实验室(ORNL)已成功观测到电池运行期间铁电极上的积聚物是如何形成的，其观测精度可达纳米级。若欲进一步研发铁-空气电池并达到市场成熟水平，对其充放电反应的深入了解就显得至关重要了，该研究成果已发表在期刊《纳米能源(Nano)》中。

　　据估计，铁-空气电池能量密度的理论值在1200Wh/kg，相较之下，当前锂电池的能量密度约为600Wh/kg，若将电芯外壳的重量纳入考虑，其能量密度将低于350Wh/kg。

　　锂-空气电池的最大能量密度将达到11400Wh/kg，但其技术难度极大、复杂性较高。然而，假如按体积能量密度来比对，铁-空气电池的表现则更好：9700Wh/l，几乎是当前锂电池(2000Wh/l)体积能量密度的5倍，锂-空气电池的体积能量密度"仅为"6000Wh/l。有关众多移动设备而言，铁-空气电池的吸引力依然很大，因为体积(空间)要求也成为了移动应用的一项重要参数指标。

　　于利希研究中心采用了美国橡树岭国家实验室纳米材料科学中心(CenterforNanophaseMaterialsSciences)的原位电化学原子力显微镜(insituelectrochemicalatomicforcemicroscopes)对铁-空气电池的充放电情况进行观察，并确认氧化铁颗粒(Fe(OH)2)是如何形成于铁电极之上的。

　　(电极)积聚物提升电池容量

　　积聚物并不会降低电池的容量，恰恰相反，纳米多孔层(nanoporouslayer)会增大电极的活性表面积(activesurfacearea)，在充放电周期后，其电池容量会小幅提升。得益于该研究调查，研究人员首次获得了纳米多孔层增生的清晰脉络图。

　　然而，距该产品的市场成熟尚有一段时间。研究人员在实验室内进行了数千次的充放电试验，尽管铁质孤岛电极(isolatedelectrodes)在运行时并未出现较大的能量损失，但铁-空气电池在采用空气电极作为电池的另一极后，充放电次数却只维持在20-30次。

　　该实验结果被划归到高温及高能量密度材料的研究项目范畴内，该项目获得了德国联邦研究教育部(GermanFederalMinistryofEducationandResearch)的资金支持。

　　未来，美国橡树岭国家实验室和于利希研究中心或将签订合作协议，因为双方自2008年后就加强了在各个科研领域内的研究。(本文图片选自于利希研究中心官网)