近日，復旦大學科學研究人員創建出一種新型鈣-氧氣電池，可在室溫條件下充放電，穩定運行700次循環，展現出高安全性、較低成本等優勢，並為可穿戴電池織物的發展提供了新思路。相關成果已在《自然》主刊線上發表。

據了解，鈣金屬具有低氧化還原電位和多價性等特性，結合我國豐富的鈣資源，以金屬鈣為基礎的電池體系在未來的能源應用上具有廣闊前景。

在基於金屬鈣的電池中，鈣-氧氣電池具有最高的理論能量密度, 但目前尚未實現能夠在室溫下穩定充放電的鈣-氧氣電池。其中的關鍵問題和挑戰在於，鈣金屬負極具有高電化學活性，容易導致電解液被還原分解並在電極表面形成鈍化層，使得鈣金屬負極失效；空氣正極具有高電極電位，容易導致電解液氧化分解，正極電化學性能迅速衰退。目前仍難以找到一種能與鈣金屬負極相匹配，且能適應高電極電位空氣正極的電解質，嚴重限制了鈣-氧氣電池的發展。

為了解決這個挑戰，團隊透過系統設計溶劑、電解質鹽以及電解質配比，成功製備出一種基於二甲基亞砜/離子液體的新型電解質，有效滿足了電池正負極的高要求，構建了可室溫工作的新型鈣-氧氣電池。

科研人員表示，最新創建的鈣-氧氣電池主要由金屬鈣負極、奈米碳管空氣正極和有機電解質三個部分組成。電池設計不僅優化了性能和成本，還兼顧了環境的可持續性與在柔性電子設備中的應用要求。其中，金屬鈣負極成本較低，且具有較高理論容量，同時可進一步將金屬鈣負載到柔性基底上，得到柔性的金屬鈣負極，為實現柔性鈣-氧氣電池奠定了基礎；新型電解質在室溫下方表現出高離子導率，展示了穩定的電化學特性，顯著提升了電池整體安全性。

據介紹，此電池可支援室溫條件下長達700次的充放電循環。團隊也在此基礎上成功建構出同時具有高柔性和高安全性的鈣-氧氣電池，可用於製備下一代穿戴式電池織物。