水基鋅電池基本原理

在繼去年開(kāi)發(fā)出水基鋰電池后，美國(guó)馬里蘭大學(xué)又開(kāi)發(fā)出水基鋅電池了，這一次能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化嗎？

美國(guó)研究人員開(kāi)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。

技術(shù)突破還是噱頭？水基鋅電池能橫空出世！

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)，雖然在容量、體積、壽命等方面可圈可點(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(kāi)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。

相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《自然·材料》雜志上。

事實(shí)上，早在去年9月，美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）和馬里蘭大學(xué)的研究人員首次開(kāi)發(fā)出使用水鹽溶液作為電解質(zhì)的鋰離子電池，可以達(dá)到家用電子設(shè)備（如筆記本電腦）所需的4.0伏特，而且不具有某些市售的非水溶液鋰離子電池所具有的起火和爆炸危險(xiǎn)。

據(jù)專攻電化學(xué)和材料科學(xué)的ARL研究員，同時(shí)也是這項(xiàng)研究的主要作者Kang Xu博士稱，這種技術(shù)將為士兵提供一種完全安全和靈活的鋰離子電池，具有與SOA鋰離子電池相同的能量密度。即使是在嚴(yán)重的機(jī)械濫用情況下，該電池仍然沒(méi)有起火和爆炸的危險(xiǎn)。

點(diǎn)評(píng)：水基系的在提升電池安全性上來(lái)看，效果顯著，從固態(tài)電池到是石墨烯電池再到現(xiàn)在的水基鋅電池，新的電池概念總是層出不窮，但截至目前在實(shí)際的應(yīng)用中，還沒(méi)有哪種電池能真正取得突破實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。新的電池技術(shù)可以關(guān)注，但這些所謂的新技術(shù)更多的是在炒作概念，行業(yè)的更應(yīng)該關(guān)注的是新技術(shù)在近期是否具備產(chǎn)業(yè)化的條件。