伍斯特理工学院（Worcester Polytechnic Institute）的研究人员发现了一种革命性的电池化学技术，它由氯离子（海水中最丰富的负离子）提供动力。

这一突破可能会挑战锂离子电池的主导地位，锂离子电池依赖于昂贵且地理位置有限的材料。

氯化物：未来电池令人惊讶的竞争者

钠、钾和锌都被认为是可充电电池中锂的潜在替代品。现在，伍斯特理工学院（WPI）的研究人员引入了另一种意想不到但丰富的竞争者：氯 —— 海水中最丰富的负离子。

WPI化学工程教授滕晓伟（James H. Manning）发现了一种新的氧化还原化学，利用氯离子推进了海水基绿色电池的发展。

虽然，锂离子电池为从电动汽车到消费电子产品的所有产品提供动力，但由于其高成本和对钴、镍和锂等稀缺材料的依赖，它们对大规模储能构成了挑战。世界上85%以上的锂储量集中在六个国家，这使得供应链变得脆弱且成本高昂。

推动绿色电池技术的发展

为了推动电池技术的发展，滕教授与阿拉巴马大学化学与生物工程教授Heath Turner，以及纽约布鲁克海文国家实验室的研究科学家Lihua Zhang、Milinda Abeykoon、Gihan Kwon和Daniel Olds合作。他们的研究探讨了氯离子如何增强氧化铁电池材料的氧化还原化学，为可持续储能开辟了新的可能性。

滕教授和他的同事在《氯化物的插入增强了碱性铁电池中氢氧化铁双层氢氧化铁的电化学氧化成氢氧化物》中报道了新的电池化学，这篇论文发表在美国化学学会的《材料化学》杂志上，并在补充封面上突出显示。

氯离子如何提高电池性能

这项研究表明，氯离子插入Fe（OH）2层状双氢氧化物中形成了一种绿锈中间晶体材料，这有助于单电荷转移Fe（OH）2/FeOOH转化反应，并提高了循环稳定性。这种新的铁氧化还原化学是在WPI实验室发现和研究的。滕教授和他的研究生Sathya Narayanan Jagadeesan是这篇文章的主要作者，他们进一步前往布鲁克海文国家实验室的能源用户设施部进行实验，使用操作同步加速器X射线衍射和高分辨率元素测绘来验证结果。

水电池原型和现实世界的影响

滕教授和他的WPI团队制作了一个水电池，一个小型的实验室规模的原型，在水基电解质中工作，使用的电极主要由氧化铁和氢氧化物等丰富元素制成。滕教授说，虽然该团队还没有计算成本，但使用地球上丰富的材料应该会使规模对他们有利。

美国每年产生超过1500万吨未回收的废铁，其中许多以铁锈的形式存在。因此，所报道的可充电碱性铁电池的化学性质有助于将铁锈废料重新用于现代储能。

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