安全又便宜！科學家研發(fā)新型水性電池陽極 海水作電解質

近期，一組來自美國的研究人員開發(fā)了一種新的水性電池陽極，解決了此前這類電池能效低、壽命短的問題。此外，該電池以海水作為電解質，而非高純度的水，這為降低電池成本提供了另一種途徑。

鋰離子電池對現(xiàn)代生活至關重要，從智能手機到筆記本電腦等，無不需要它的供電。然而，不得不提的是，其使用過程中存在安全隱患，即電池可能起火。鋅基水性電池使用水基電解質代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學溶劑，可以很好地克服這一隱患。

然而，這也帶來了一系列問題。與迄今為止的其他電池技術相比，水性電池技術一直受制于較低的能量密度以及穩(wěn)定性問題。采用鹽水電解質的電池往往容易出現(xiàn)枝晶生長，雖然不會像標準鋰離子技術那樣有火災風險，但仍會導致性能下降和短路。

在科學家們的不斷努力下，此次來自美國的一組研究人員表示，他們采用了一種新的3D鋅錳納米合金陽極已經(jīng)克服了這些限制，形成了一種穩(wěn)定、高性能、無枝晶的水性電池，而且使用“價廉物美的”海水作為電解質。

該研究的聯(lián)合通訊作者、休斯頓大學（the University of Houston）電子與計算機工程助理教Xiaonan Shan表示，這一發(fā)現(xiàn)為儲能和其他應用（包括電動汽車）提供了有吸引力的前景。

“它提供了一種低成本、高能量密度、穩(wěn)定的電池?！彼a充說，“它應該是可靠的，可充電的電池。”

研究人員們還開發(fā)了一種原位光學可視化技術，使他們能夠實時且直接地觀察陽極上的反應動力學。測試結果表明，在高電流密度（80 mA/cm2）下，新型3D鋅錳納米合金陽極在1000小時充放電循環(huán)中仍能保持穩(wěn)定，且不會出現(xiàn)枝晶。

該研究的另一作者、俄勒岡州立大學從事研究的化學工程師Zhenxing Feng表示，“盡管這是一個新的發(fā)現(xiàn)，需要更多的測試才能完全理解，但該小組已經(jīng)開始討論他們這一發(fā)現(xiàn)的商業(yè)潛力。”

“我們的理論和實驗研究證明，3D合金陽極具有前所未有的界面穩(wěn)定性，這是由合金表面的鋅的有利擴散通道實現(xiàn)的。這項合作工作所展示的概念很可能為水性和非水性電池的高性能合金陽極設計帶來范式轉變，為電池行業(yè)帶來革命性的變化?！彼a充說。