美國(guó)研究出一種新的水基鋅電池 稱可以替代鋰電池

近日，根據(jù)cnBeta的消息，美國(guó)研究人員開發(fā)出一種可充電的水基鋅電池，不僅容量大，壽命長(zhǎng)，而且更安全，有望成為目前廣泛使用的鋰電池的理想替代品。該技術(shù)在《自然資源》雜志上發(fā)表，馬里蘭大學(xué)的研究人員在一種新的水和鋅基電池上取得重大突破，或?qū)⒃谖磥?lái)用于手機(jī)電腦等消費(fèi)產(chǎn)品。

對(duì)于電池來(lái)說(shuō)，體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、安全性高、制造成本低等都是理想的素質(zhì)要求，但集這些特性于一身的電池目前還難以找到。就拿消費(fèi)電子產(chǎn)品中廣泛使用的鋰電池來(lái)說(shuō)，據(jù)悉，鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。但是，雖然在容量、體積、壽命等方面鋰電池可圈可點(diǎn)，但其爆炸風(fēng)險(xiǎn)卻讓許多人詬病。

而此次美國(guó)馬里蘭大學(xué)、陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研究人員組成的研究小組，將傳統(tǒng)的鋅電池技術(shù)與水電池技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了容量更大、安全性更高的可充電電池。他們使用新型的含水電解質(zhì)，替代傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的易燃有機(jī)電解質(zhì)，大大提高了電池的安全性;而通過(guò)添加金屬鋅以及在電解液中添加鹽，則有效提高了電池的能量密度。

研究人員指出，鋅電池是一種安全且生產(chǎn)成本相對(duì)較低的電池，但能量密度低，壽命也短，因而并不完美。新型水基鋅電池則克服了傳統(tǒng)鋅電池的這些缺點(diǎn)，不僅大大提高了電池的能量密度，電池壽命也延長(zhǎng)了許多。而與鋰電池相比，水基鋅電池不僅可在能量密度方面與其一較高下，而且安全得多，不會(huì)有爆炸或引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

研究人員對(duì)新型水基鋅電池的商業(yè)化前景充滿信心。他們表示，新型電池最終不僅可用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，成為鋰電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者，還可在太空、深海等極端環(huán)境下使用，在航空航天、深海探測(cè)以及軍事領(lǐng)域都有用武之地。