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新型“水电池”问世 可回收且不会爆炸

www.creaders.net | 2024-03-11 15:50:23  中时新闻网 | 0条评论 | 查看/发表评论

  在3C产品成为日用品的现在,我们对电池的需求量是前所未见,如今最流行的是锂离子电池,它几无处不在,包括笔记型电脑、手机到电动自行车、电动车都有。不过这也引发了隐忧,锂是一种非常活跃的金属,它浸没在有机电解质中,在极端情况下可能会过热并著火。研究人员一直在尝试设计使用不同材料的电池,一种称为“水电池”的新配方可能很有潜力。

  科学警报(Science Alert)报道,“水电池”的正式名称是水金属离子电池,采用的是镁或锌等金属,与现有的电池材料相比,这些金属的成本更低,毒性也更小。

  电池透过产生从电池正极(阴极)移动到负极(阳极)的电子流来储存能量。当电子以相反方向流动时,它们会消耗能量。电池中的液体,是正负两端来回电子的媒介物,称为电解液。在水电池中,电解液是添加了一些盐的水,而不是硫酸或锂盐。

  为何包括锂电池在内的充电电池会因过充、使用时间长而故障,甚自燃呢?这是因为电池内部的金属阳极,会随著时间形成微小的尖刺金属生长物(dendrites,枝晶),它会阻碍充电效果,要是刺穿电池薄膜,就会发生自燃。

  而这项最新研究最大的突破,在于团队想出了一种方法来防止水电池短路。他们在电池的锌阳极上涂上了金属铋,金属铋会形成一个保护层,阻止枝晶形成。

  研究人员的实验表明,被铋层保护的锌极使水电池的使用寿命更长,在 500 次的充放电循环后,仍能保留 85% 以上的充电量。目前该团队开发出硬币大小的水电池原型,以及类似于三号AA 或4号AAA 的圆柱型电池。

  该团队目前正在提高水电池的能量密度,希望能与硬币型锂电池相媲美。主要作者、皇家墨尔本理工大学化学科学家马天一(Tianyi Ma)表示,团队也在研发取代铅酸电池的版本。铅酸电池常用在汽车身上,是启动引擎的关键设备,但它们含有铅和有害酸,因此必须在专业设施中回收。

新型“水电池”问世  可回收且不会爆炸

皇家墨尔本大学的研究团队,制作盐水电解质式电池,但是外观与硬币电池相同。(图/RMIT University)

  尽管这项新技术不会很快取代锂离子电池,但随著进一步的研究和开发,水电池可望在十年左右进入商用化。

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