考虑到锂离子电池的原料稀缺性、高成本和长期使用的安全性，科学家们需要迅速找到一种可行的替代品，钙金属电池似乎就是一种很有前途的选择。
作为地壳中第五丰富的元素，钙广泛可用且价格低廉，并且具有比锂离子电池更高的能量密度潜力。它的特性也被认为有助于加速电解质和阴极材料中的离子传输和扩散，使其比镁和锌等其他锂离子电池替代品更具优势。
(资料图片仅供参考)
不过，这项技术仍存在许多瓶颈需要科学家去攻克，例如缺乏有效的电解质以及具有足够钙离子存储能力的阴极材料，这些都阻碍了钙金属电池的商业化应用。
为了克服这些限制，日本东北大学的研究人员最近开发了一种钙金属可充电电池的原型，这种电池能够重复充放电500多次。
具体而言，该电池采用氢化物电解质和硫化铜纳米颗粒/碳复合阴极。它在效率和循环寿命方面都比目前最先进的钙金属电池表现出更好的性能。
事实上，早在2021年，该研究小组的一些成员就实现了一种基于氢（单碳硼烷）簇的新型无氟钙电解质。据称，该电解质表现出显著改善的电化学性能，例如高电导率和高电化学稳定性。
而在最新研究中，硫化铜也是一种天然矿物，具有良好的电化学性能。其层状结构使其能够储存多种阳离子，包括锂、钠和镁。它具有560mAh/g的大理论容量，比目前的锂离子电池正极材料高两到三倍。
通过纳米颗粒化和与碳材料的复合，该研究小组能够制造出能够储存大量钙离子的阴极。当与氢化物型电解质一起使用时，它们会产生具有高度稳定循环性能的电池。测试结果显示，原型电池在500个循环中保持92%的容量保持率。
最新研究成果已于近期发表在了《先进科学》杂志上。该研究小组相信，他们最新的突破将有助于推进钙基电池阴极材料的研究。
“我们的研究证实了钙金属阳极长期运行的可行性，我们希望这些结果能够加快钙金属电池的开发。”他们说。
（来源：财联社）
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