新的锌电池突破可能与锂离子电池竞争

锂一直是主要的电池材料，但这是一个不完美的选择。锌电池可以做得更好吗？

锂电池多年来一直是电池市场的霸主，这是理所当然的。锂离子电池在关键领域的性能几乎超过了其他所有商用电池，比如能量存储和多次充放电而不损失太多容量的能力。

然而，这些电池也不是没有缺点。锂电池中使用的钴和锂并不是特别丰富，而且由于锂电池含有易燃的有机电解质，因此存在着火或爆炸的风险。科学家甚至创造了锂电池具有内置阻燃剂。为了解决这些问题，科学家们一直在进行研究，寻找一种不同的元素，可以取代锂。锌是其中一个领先的元素。

锌可以代替锂

有无数种不同的电池化学物质可能适合这个角色。然而，要把它们发挥到理论潜力是非常困难的。在所有可能的替代品中，锌在检测方面似乎是最先进的。

锌令人惊讶地过时了;它在大多数标准碱性电池中用作阳极。虽然锌的含量相当丰富，但不幸的是，它的性能不如可充电电池——尽管它使用的是水基电解质，而不是锂电池中易燃的有机电解质，这是相当安全的。

锌电池阳极通常通过将锌颗粒粘附在一起而产生。如果电池经过多个再充电时段，则它通常将开始形成一层氧化锌，其在导通中较低，并吞噬其一些锌。由于电荷分布的差异，树突可以形成，因此，由于这些树枝状管可以穿孔阳极屏障，电池可能存在短路的风险。

在水中形成的锌树枝状体。图片由康诺，粗壮，杨和小山上提供扩散控制的锐钛矿二氧化钛纳米球的自组装和枝晶形成

一种新型锌电池

现在由Debra Rolison领导的一组研究人员美国海军研究实验室潜在地创建了一个安全版本锌电池可以抑制锌枝晶的形成。

通过重新设计锌电极来解决树突形成问题。导致树枝状形成的初始问题是由于锌在循环期间的行为。锌电极通常通过结合在一起并干燥锌乳液以产生粉末，其缺乏表面积和能力均匀地分配充电以防止树突式形成。

重新设计的三维海绵状结构能够在充电循环中均匀地分配电荷。

“电流均匀地分布在海绵内，使其难以形成树枝状体，”美国海军研究实验室的研究员Joseph Parker说。

从左到右:现任代理海军部长肖恩·j·斯塔克利、黛布拉·r·罗利森、杰弗里·w·朗、约瑟夫·f·帕克，并妄想。NRL团队博士博士今年德雷斯M.Tetter奖。图片由海军研究实验室。

它的表现如何?

重新设计的电池与镍电极结合进行了测试，得到了一些有希望的结果。研究人员通过对12伏电池进行5万多次充放电来演示这种电池，同时保持其多孔结构。

在显着的收费循环结果之上，研究人员做了一些数学，并显示电池能够保持更多的电荷，更轻，并且小于典型的铅酸电池。进行了额外的计算表明电池甚至可以在空间和重量方面潜在地占电动车中的锂离子电池。

研究人员目前专注于锌配置和进一步的开发，因为锌电池比我们的生产更便宜目前锂离子电池含钴。

Rolison和她的同事们已经给了一家名为EnZinc的公司一份独家研究许可证，其中包括有关电子轮式车辆的研究。然而，仍有许可用于其他研究应用和阴极可用。

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