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蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)新型鋅金屬電池 高效耐用、安全環(huán)保且成本低

時(shí)間:2023-04-26 08:51來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       現(xiàn)在,大多數(shù)純電動(dòng)汽車都使用鋰離子電池,但是這些電池的成本較高,而且易燃。水基鋅電池被視為富有前景的鋰離子電池替代品。據(jù)外媒報(bào)道,由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在開發(fā)這種鋅電池時(shí)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵進(jìn)展,使其更強(qiáng)大、更安全、更環(huán)保。
(圖片來(lái)源:蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院)
 
       鋅電池具有諸多優(yōu)點(diǎn),比如鋅儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉,并且擁有成熟的回收基礎(chǔ)設(shè)施。此外,鋅電池可以儲(chǔ)存大量的電力。最重要的是,鋅電池不一定需要使用高度易燃的有機(jī)溶劑作為電解液,可以用水基電解質(zhì)代替。
 
       然而,工程師們?cè)陂_發(fā)這種電池時(shí)面臨一定的挑戰(zhàn),比如當(dāng)鋅電池在高壓下充電時(shí),電解液中的水會(huì)在其中一個(gè)電極上發(fā)生反應(yīng),形成氫氣。這會(huì)導(dǎo)致電解液減少,電池性能下降,并使電池中積聚過(guò)多的壓力,具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。另外,在電池充電過(guò)程中形成的尖狀枝晶可能刺穿電池,甚至導(dǎo)致電池短路。
 
       近年來(lái),工程師們嘗試用鹽來(lái)充實(shí)水性液體電解質(zhì),以盡可能降低水含量。但是,這會(huì)使電解質(zhì)變得粘稠,大大減緩充放電過(guò)程。此外,使用的鹽中大多含有有毒的氟,易造成環(huán)境污染。
 
       最近,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的電化學(xué)能源系統(tǒng)教授Maria Lukatskaya與來(lái)自美國(guó)和瑞士若干研究機(jī)構(gòu)的人員合作,系統(tǒng)性尋找水基鋅離子電池的理想鹽濃度。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬支持的實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn),與之前的假設(shè)不同,理想的鹽濃度并不是最高的可能值,而是相對(duì)較低的:每個(gè)鹽的正離子有5到10個(gè)水分子。
 
       研究人員沒(méi)有使用任何有害環(huán)境的鹽來(lái)進(jìn)行改進(jìn),而是使用環(huán)保的醋酸鹽。研究人員Dario Gomez Vazquez表示:“理想的醋酸鹽濃度,有助于充分緩解電解質(zhì)的消耗速度,防止形成鋅枝晶,就像其他科學(xué)家以前使用高濃度有毒鹽所做的那樣。此外,這種方法有助于電池更快地充放電。”
 
       目前為止,研究人員已在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試其新電池策略。下一步將擴(kuò)大規(guī)模,看看是否可以將其轉(zhuǎn)化為大型電池。研究人員希望有朝一日能將其用作電網(wǎng)中的存儲(chǔ)單元,以補(bǔ)償電力波動(dòng);或者在單戶住宅的地下室中,使白天產(chǎn)生的太陽(yáng)能在夜間也能使用。
 
       研究人員認(rèn)為,在將這種鋅電池投入市場(chǎng)之前,還有一些挑戰(zhàn)需要克服。Lukatskaya表示,電池由正、負(fù)兩個(gè)電極以及電解質(zhì)構(gòu)成。“通過(guò)調(diào)整電解質(zhì)成分,可以使鋅負(fù)極實(shí)現(xiàn)高效充電。然而,為了實(shí)現(xiàn)高效耐用的鋅電池,還必須優(yōu)化正極材料的性能。”
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 鋅金屬電池
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