鋅錳納米合金陽極電池邁出技術創新一大步

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【大紀元2021年01月31日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)美國俄勒岡州立大學工程學院的研究人員發明了一種使用鋅錳納米合金作為陽極、用水作為電解液的電池,將帶來電池設計和製造上的創新變革。

這種電池用鋅錳合金作為陽極材料,用廉價的材料——海水即可作為電池的電解液,比普通電池的材料更安全、成本更低。

俄勒岡州立大學化學工程研究員馮振興(Zhenxing Feng,音譯)說:「用水作為電解質溶劑的電池近年來發展迅速,這是一種比鋰離子電池更安全的替代方案。」

所有的電池都包括陽極、陰極、隔膜和電解質這些基本部件,都是把能量以化學能量的方式儲存,再通過反應轉化為電能輸出,機車、手機、筆記本電腦和大量電子設備都需要用到。

現在最廣泛使用的電池是鋰離子電池。馮振興說:「鋰離子電池內的電解質一般溶解於有機溶劑,這些溶劑易燃,而且在高電壓環境下容易分解。因此存在安全顧慮。此外在電極和電解質接觸的地方還容易產生鋰枝晶而導致短路。」

鋰電池的事故近年來發生過數起。2013年一架停在機場的波音787客機起火;2016年一部三星Galaxy Note 7手機爆炸;2019年特斯拉Model S轎車起火。

馮振興說,用水作為電解液的電池沒有這樣的隱患,而且具有成本更經濟,充電週期快、功率密度大等優點。

這類電池的發展目前受限於輸出電壓有限、能量密度低等缺點。具有更高能量密度的電池能儲存更多的能量、具有更高功率密度的電池則能夠更快地釋放更多能量。

俄勒岡州立大學研究組設計的新型電池,使用鋅錳納米合金作為陽極材料,用水作為電解液。「使用特殊納米結構的合金材料,不僅能夠抑制枝晶的生成,而且在苛刻的電化學條件下充放電數千次,展現了超強的穩定性。」

馮振興說:「我們還用海水代替高純度去離子水作為電解液進行實驗,我們的研究和實驗證明了用納米合金材料作為陽極的電池具有前所未有的穩定性,展示了這種電池投入商業規模生產的潛力。」

這項研究1月12日發表在《自然・通訊》(Nature Communications)期刊上。◇

責任編輯:華子明#

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