美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）化學(xué)部的研究人員近日開發(fā)出了一種更安全的鋰離子電池替代品——可充電鋅電池。鋰離子電池因其易燃特性，最近在海軍艦艇和其他軍事平臺(tái)上已被禁用。

該研究指出，可充電鋅電池的容量和鋰離子電池相仿，但成本更低，速度更快，體積更小、重量更輕，可望應(yīng)用于混合能源車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車，甚至手機(jī)和大規(guī)模貯電設(shè)備。

        米切爾·布魯斯（Michael Burz）是加州圣安塞爾莫的電池技術(shù)公司EnZinc的CEO，他表示，該公司科研人員正在測(cè)試和推廣這項(xiàng)技術(shù)，預(yù)期能夠比鋰電池系統(tǒng)便宜30%-50%。

        德布拉·羅利森（Debra Rolison）是位于華盛頓的美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)電化學(xué)材料部門的負(fù)責(zé)人，也參與了鋅電池研究。他認(rèn)為，鋰電池的最大弱點(diǎn)是容易過熱，甚至起火爆炸。美國海軍一直希望尋找一種替代鋰電池的技術(shù)，以避免鋰電池不穩(wěn)定性對(duì)軍人和武器的潛在危害。鋅電池的起火危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋰電池，單位體積和單位質(zhì)量儲(chǔ)能不低于鋰電池。此外，鋅在地球上的儲(chǔ)量比鋰要多，也便宜得多。因此，鋅電池是很有希望的下一代可充電電池。

        然而，長期以來，鋅電池被認(rèn)為是不可充電的，因?yàn)閮H僅幾輪充電后，鋅電池內(nèi)部的兩電極之間會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電細(xì)絲，最終發(fā)生兩極短路。

        現(xiàn)在，科研團(tuán)隊(duì)找到了一種抑制電池內(nèi)部導(dǎo)電細(xì)絲產(chǎn)生的方法：將鋅陽極做成多孔海綿狀結(jié)構(gòu)。充放電期間，電流在鋅陽極上的分布更均勻，因此導(dǎo)電細(xì)絲難以產(chǎn)生。

 
        鋅陽極的制造工藝是先將鋅乳劑涂抹在圓柱形模具上，然后烘干——“這有點(diǎn)像烤松餅”，布魯斯說。

        鋅電池的陰極由鎳制成。實(shí)驗(yàn)表明，電池可以承受5萬次充放電，壽命跟混合動(dòng)力車的鉛酸電池相仿，而鋅電池的單位體積儲(chǔ)能和單位質(zhì)量儲(chǔ)能都高于鉛酸電池。


       在日產(chǎn)聆風(fēng)上的測(cè)試表明，該電池可以以更輕的質(zhì)量，更小的體積，提供24千瓦時(shí)的電力。

        電動(dòng)自行車測(cè)試結(jié)果如下：


          布魯斯表示，鋅電池以鉛酸電池的成本，提供了鋰電池的電量，并且可充電，更安全，原材料更豐富。鋅是地球上儲(chǔ)量第4位的元素，年產(chǎn)量1千4百萬噸。事實(shí)上，布魯斯說，世界鋅協(xié)會(huì)的人跟他打趣：“每年在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)損耗的鋅就足以滿足鋅電動(dòng)汽車的電池需求。”

         更妙的是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鋅電池的可行尺度幾乎沒有限制——從紐扣電池、消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、大型儲(chǔ)能站，都可以。

          美國海軍實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化辦公室的斯蒂文·馬庫斯（Steven Marquis）表示，EnZinc公司已經(jīng)獲得了鋅-鎳電池在輪式電動(dòng)汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化授權(quán)。其他應(yīng)用領(lǐng)域和其他陰極材料的授權(quán)仍在開放中，海軍實(shí)驗(yàn)室的研究人員仍然在探索其他的陰極材料。比如，銀-鋅電池的電力是鋰離子電池望塵莫及的，因此很有希望被應(yīng)用于海軍的水下潛航設(shè)備上。該研究的論文將于本周發(fā)表在《科學(xué)》上。 (責(zé)任編輯：admin)