新型感应机制助力电池部分自充电研究取得进展
2025-07-14 09:41
来源:巴塞罗那材料科学研究所
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由巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB-CSIC)领衔的研究团队,展示了一种基于感应的新型机制,可实现电池部分自充电,并以对称铁基结构进行概念验证。相关研究发表于《Electrochimica Acta》,为未来集成无线充电功能的电池系统奠定了基础。

双极系统放电过程中可能发生的反应图。请注意,这些反应会随时间推移而发展,最初铁溶液中没有 Fe +2,它会在连接的电极上产生,并在相邻的正极循环,反之亦然。图片来源:Electrochimica Acta (2025)

该概念核心是一种可逆氧化还原机制,涉及铁氰化物(Fe(CN)₆³⁻/⁴⁻)和铁离子(Fe²⁺/Fe³⁺)。此过程无需双极电极的外部接线,而是利用双极电化学和导电电解质成分,以无线方式诱导电荷转移。

ICMAB研究员、该研究主要作者Nieves Casañ-Pastor表示:“这种可逆机制前所未有,展示了如何利用无线电化学技术开发自充电系统。在我们的实验中,电池容量提高了四倍,功率输出也显著提升。”

本研究中使用的对称电池设计虽不直接应用于实际,但可作为功能模型,证明该概念的可行性。团队强调,未来这一原理可应用于更复杂、更实用的系统。

实验结果显示,该装置仅使用铁基可溶性物质,就能高效运行超过100次循环,是传统锂离子技术的低成本、环保替代方案。诱导充电效应在放电过程中自发发生,减少了对外部输入的需求,在偏远地区或离网环境中有应用潜力。

Nieves Casañ-Pastor称:“电池部分自我充电的想法,为延长储能设备使用寿命、减少对外部电源依赖开辟了道路。未来,它或许能为偏远地区的传感器、通信设备或系统供电,甚至可能减小移动电池的尺寸和重量。”

这项研究由ICMAB-CSIC与加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所(ICN2)以及阿根廷拉普拉塔国立大学(UNLP)工程学院合作,通过CIDCA研究中心(食品科学与技术研究与开发中心)开展。

更多信息:M. Mosqueda 等人,利用电诱导效应和相关双极电化学方法 实现对称 Fe(CN) 6 3- / Fe(CN) 6 4-电池的自发充电和过电位还原, 《电化学学报》(2025 年)

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