金属空气电池特别适用于对紧凑尺寸很重要的应用,或使用低成本、普通和无毒材料的大型固定存储系统。理论上,钛空气电池的能量密度是锌空气电池的两到三倍,锌空气电池目前被用作助听器、控制模块和传感器的标准按钮电池。
钛是地壳中第九大最常见的物质,因此可用资源相应丰富。虽然钛被称为昂贵的材料,但在材料成本方面,它比锂便宜得多,比铝贵得多。
锌、铝和铁用于金属-空气电池,硅用于硅-空气电池,是当今阳极材料研究的主要焦点。但直到现在,钛还很少被认为是一种活性材料,实验结果也还没有出来。
新电池概念的开发是由Rüdiger-A教授领导的Jülich能源与气候研究所(IEK-9)的Yasin Emre Durmus博士密切合作进行的。Eichel和来自Technion的Yair Ein-Eli教授,他们在IEK-9度过了长达七个月的休假,作为德国Forschungszentrum Jülich、海法以色列理工学院和亚琛工业大学的Umbrella合作的一部分。
现在,德国和以色列科学家已经开发并成功地在实验室测试了一种新型钛空气电池。这是首次发表用钛作为活性材料的电池的实验结果。这种金属作为一种储电材料很有趣,因为每个原子可以提供多达4个电子来进行电荷转移,同时相对较轻且极耐腐蚀。
钛是一种被动稳定的材料。研究人员通过使用一种名为EMIm(HF)2.3F的离子液体,成功地利用其电化学潜能储存电能。离子液体由具有非典型的极低熔点的盐组成,由于其特殊的电气和材料性质,被用于各种应用。
钛空气电池理论上可达到的电压范围与锌空气电池相似。在实验中,可以测量到平均电池电压高达1.2伏和相对较高的放电电流高达0.75 mA cm-2。
在金属-空气电池中,金属与空气中的氧气反应释放电能。这种类型的电池因此在电池中占据了特殊的地位,因为两个反应伙伴中的一个-氧-是通过一个特殊的电极从环境空气中获得的,而不必保存在电池中,因此至少在理论上,这些系统可以比普通电池类型获得更高的能量密度。
研究小组在《Chemical Engineering》杂质上发表了他们的研究结果,文章题目是“Exempli gratia non-aqueous Ti–air battery”。