2018年5月1
廉价的电池可能会使用一种新的导体材料和一种新的电极材料，这将导致可再生能源的大规模存储。
研究人员在实验室生产了铝纽扣电池。电池外壳由不锈钢制成，内部涂有氮化钛，以使其耐腐蚀。(图片来源:苏黎世联邦理工学院/Kostiantyn Kravchyk)
能源转型依赖于能够经济地临时储存可再生能源电力的技术。一个很好的新候选产品是铝电池，它由廉价且丰富的原材料制成。亚博网站下载
的研究人员苏黎世高等教育学院和Empa-由功能性无机材料教授Maksym Kovalenko领导，他们参与了这类电池的探索和设计。研究人员目前已经确定了两种新材亚博网站下载料，它们可以改变铝电池的发展。第一种是用于电池导电部件的耐腐蚀材料；第二种是一种独特的电池正极材料，可以根据各种技术要求进行修改。
积极的电解液
由于铝电池中的电解液具有很强的腐蚀性，会腐蚀不锈钢，甚至腐蚀铂和金，研究人员正在为电池的导电部件寻找耐腐蚀材料。科瓦连科和他的同事们找到了他们在氮化钛中寻找的东西，氮化钛是一种具有足够高导电性的陶瓷材料。亚博网站下载
“这种化合物是由高度丰富的钛和氮元素组成的，而且很容易制造，”科瓦连科解释道。
研究人员已经在实验室成功地制造了由氮化钛构成的导电部件的铝电池。这种材料很容易做成薄膜的形式。它也可以用作其他材料的涂层，如聚合物箔。亚博网站下载科瓦连科确信，也可以用传统金属制造导体，并在其上涂上一层氮化钛涂层，甚至可以在塑料上打印导电的氮化钛轨道。
氮化钛的潜在应用不限于铝电池。该材料也可用于其他类型的电池；例如，在那些基于镁或钠，或在高压锂离子电池
Maksym Kovalenko，功能无机材料教授亚博网站下载
石墨的替代品
第二种新材料可以用于铝电池的正极(极)。在这里，这些电池的负极是由铝组成的正极通常是由石墨组成的。目前，科瓦连科和他的团队已经发现了一种新材料——聚芘，它在电池储能能力方面可以与石墨匹敌。聚芘是一种具有链状(聚合物)分子结构的碳氢化合物。在实验中，这种材料的样品——主要是那些分子链以随意方式聚集的样品——被证明是完美的。
”分子链之间还有很多空间。这使得电解液中相对较大的离子能够很容易地穿透和充电电极材料，”Kovalenko解释道。
由聚芘组成的电极的一个好处是，研究人员能够操纵它们的特性，比如孔隙度。因此，这种材料可以完美地适应特定的应用。
相比之下，目前使用的石墨是一种矿物。从化学工程的角度来看，它不能被改性Kovalenko说。
由于聚吡咯和氮化钛都是柔性材料，科学家们认为它们是用于“袋式电池”（置于柔性薄膜内的电池）的理想材料。亚博网站下载
能源转型的电池
越来越多的电力来自风能和太阳能。然而，即使没有风，没有太阳，电力也是需要的，因此需要新技术，例如新型电池，以一种有利可图的方式存储这些电力。虽然目前的锂离子电池由于重量轻，非常适合电动出行，但它们也相对昂贵，因此不适合经济的大规模固定电源存储。
此外，锂是一种相对稀有的金属，与铝、钠或镁相比很难提取。因此，基于后三种元素之一的电池被视为未来固定式储能的有利选择。然而，这种电池仍处于研究阶段，尚未进入工业用途。