印度研發世界第一個鐵離子電池 穩定性、成本效益比更佳

鋰離子電池是目前最常見的電池之一，舉凡智慧手機、筆電與電動車，都可以看到它的身影，但鋰在地殼含量著實不多，若是能換個常見的金屬就好了。最近印度科學家就研發出鐵離子蓄電池，聲稱比鋰電池更穩定、更便宜，競爭力可期。

曾聽過鋰離子電池、鈉離子電池、鎂離子電池，但鐵離子電池可謂前所未見。印度理工學院（IIT）馬德拉斯分校物理系教授 Ramaprabhu Sundara 表示，鐵的物理、化學性質都不錯，鐵離子氧化還原電位（Redox potential）比鋰離子高，亞鐵離子（Fe²⁺）半徑也比鋰的離子半徑還要小，過去科學家都略過這些優點。

看好鐵的可能性，團隊開始研製鐵離子電池，他們把低碳鋼當作陽極，陰極用五氧化二釩來製造，電解質則是採用高氯酸鐵，其中陽極採用低碳鋼的原因在於，若是用純鐵（pure iron），鐵離子難以在陽極穿梭，但在低碳鋼加入少量碳後，就能解決這個問題。

團隊指出，五氧化二釩常用於多價離子電池，間距較大，鐵離子容易在其中穿梭，而測試多種或常規或特殊電解質後，團隊也發現醚基高氯酸鐵溶液電解質的效能最好。

團隊認為，以低碳鋼製造鐵離子電池，能提高成本效益、穩定性及儲電容量，可儲存較高電量等優勢。除此之外，與鋰電池不同，鐵並不會生成晶枝，能有效防止電池在充放電時短路，因此能大幅提高鐵離子電池的安全性。

根據研究測試，目前鐵離子電池只能進行 150 次充放電循環，50 次循環後維持 54% 電量；重量能量密度為每公斤 220Wh，鋰離子電池則是每公斤 350Wh，大約是鋰電池 55%~60%，顯然在壽命跟儲電容量方面，還需要進一步最佳化。

不過鐵離子電池仍是具潛力的技術，畢竟鋰離子電池並非完美無缺，不管是鋰礦開採、電池穩定性都備受爭議。

雖然鋰礦開採相對便宜，但通常都是透過抽取鹽水並加以蒸發處理的方式來取得鋰礦，開採鋰礦需要大量水，每噸鋰得使用 500,000 加侖水，且鋰礦的有毒化學品若不小心泄漏，也會對生態系統造成嚴重破壞。

因此團隊認為，鐵是個不錯的替代方案，並不斷研究並冀望能商業化。研究已發表在《Chemical Communications》。