未來(lái)超安全的鋅電池技術(shù)可以與鋰電池競(jìng)爭(zhēng)嗎?
在一個(gè)更完美的世界里,你的手機(jī)電池會(huì)很容易持續(xù)一整天,電量不會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化,而且最重要的是,它不會(huì)爆炸。這聽(tīng)起來(lái)像是一個(gè)夢(mèng)想, 但馬里蘭大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的水和鋅基電池,可以通過(guò)某種方式滿足所有這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn),并最終可能在未來(lái)的消費(fèi)電子產(chǎn)品中出現(xiàn)。
由美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院開(kāi)發(fā)的這種技術(shù)論文于周一在“自然資源”雜志上發(fā)表。鋅和水的組合對(duì)于解決安全問(wèn)題特別有效,例如導(dǎo)致三星Galaxy Note 7電池在2016年爆炸的問(wèn)題,據(jù)研究人員稱,新電池不會(huì)像手機(jī)和筆記本電腦中普遍使用的鋰離子電池一樣具有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)在壽命方面也超越鋰電池。
鋅電池并不是新鮮事物,長(zhǎng)期以來(lái)一直是安全,便宜的能源選擇,但過(guò)去它們也因其有限的生命周期和低能量密度而受到抑制。馬里蘭大學(xué)和陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的期刊論文和博士后副主任王飛說(shuō),新的“含鋅水”電池是兩全其美的。我們有一種電池可以在能量密度上與鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng),但沒(méi)有爆炸或火災(zāi)的危險(xiǎn)。”
研究人員表示,他們的新電池最終可能會(huì)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品。它還可用于極端條件下,以改善航空航天,軍事和深海環(huán)境中使用的車輛的性能,在這方面爆炸性電池可能造成災(zāi)難性后果。
典型的千瓦級(jí)液流電池功率密度超過(guò)500 mW cm-2,高于同級(jí)別傳統(tǒng)液流電池2-3倍,實(shí)現(xiàn)電堆的小型化和材料的高效化,具備明顯的低成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí),該液流電池的正極和負(fù)極分別采用原料來(lái)源豐富的2,5-二叔丁基-1-甲氧基-4-(2-甲氧乙氧基)苯和2-甲基二苯甲酮。電池的開(kāi)路電壓達(dá)到2.97 V,高于傳統(tǒng)液流電池1-1.5倍,理論能量密度達(dá)到223 Wh L?1,是傳統(tǒng)液流電池理論能量密度(50 Wh L?1)的4倍以上。
實(shí)驗(yàn)表明,該活性液流電池兩極的活性物質(zhì)具備優(yōu)良的電化學(xué)性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性,電流效率達(dá)到95%,能量效率達(dá)到70%。該研究從一個(gè)全新的角度初步探索成功提高液流電池能量密度的方向,對(duì)于研究和開(kāi)發(fā)新一代液流電池技術(shù)具有重要的啟發(fā)意義















