鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:777次 | 2020年07月18日
鋰離子電池小心,更便宜的鋅空氣電池來了
優(yōu)勝劣汰是生物圈的規(guī)則,那更便宜的產(chǎn)品就是科技圈的規(guī)則了。
鋅空氣電池成本昂貴且難以充電,過去一直無法大量應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)性電子產(chǎn)品上,但最近,來自澳洲悉尼大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員聲稱,他們已經(jīng)找到了新的突破方法,可以使用更低成本的電催化劑來幫助鋅空氣電池達(dá)到可充電目標(biāo)。若能使用該方法量產(chǎn)電池,將有機(jī)會和鋰離子電池一較高下。
鋅是一種非常便宜和藏量豐富的金屬,號稱會呼吸的鋅空氣電池其陽極(負(fù)極)采用鋅合金,陰極(正極)材料則來自空氣中的大量氧氣,由于毒性低對環(huán)境的影響危害小,且重量輕巧、安全性穩(wěn)定、可以儲存比鋰離子電池還要多5倍的能量,若發(fā)展起來,會是電池界里炙手可熱的明日之星。
鋅空氣電池最早于19世紀(jì)初期被發(fā)現(xiàn),到了1997年,斯洛維尼亞籍發(fā)明家MiroZoric開發(fā)出首款可重復(fù)充電的鋅空氣電池并應(yīng)用于中小型公車。但目前鋅空氣電池只常見使用于少數(shù)電子設(shè)備,如:助聽器、電子手表、鐵路訊號設(shè)備等,這是因?yàn)殇\空氣電池受限于再充電成本高昂,且易與氧自發(fā)反應(yīng)出現(xiàn)自我放電的缺點(diǎn)。
維基記載,鋅空電池保存的關(guān)鍵在于封條,除非電池立刻使用,否則不能取下電池陰極的封條。根據(jù)模擬試驗(yàn)表明,鋅空氣電池在室溫條件下,存放1年后電量下降到95%,存放2年后電量下降到90%,存放4年后電量仍有85%,但只要撕下封條,電池就會觸發(fā)并開始工作,在室溫環(huán)境下且不接負(fù)載時,根據(jù)不同的電池大小規(guī)格,3~12周后電池電量就會下降50%,超過20周電量下降到0~10%。
而目前市面上宣稱可以充電的鋅空氣電池,其在充放電過程中需使用昂貴的金屬催化劑如“鉑”、“氧化銥”來促進(jìn)氧的還原和出現(xiàn)。為了克服這個問題,研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找出新技術(shù)來制造雙功能氧電催化劑(bifunctionaloxygenelectrocatalyst),該研究公布在國際學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)材料》(AdvancedMaterials)上。
這項(xiàng)新技術(shù)是掌握鐵、鈷,鎳金屬氧化物的組成、尺寸和結(jié)晶度來出現(xiàn)電催化劑。研究重要作者、澳洲悉尼大學(xué)YuanChen教授說,用新催化劑開發(fā)出來的鋅空氣電池具有優(yōu)異的可充電性能,研究人員發(fā)現(xiàn)在120次小時內(nèi)進(jìn)行了60次循環(huán)放電/充電后,電池功率僅損失不到10%。
鋅空氣電池的原料成本遠(yuǎn)比鋰離子電池還要低,若科學(xué)家真的克服了充放電難關(guān),則可充電的鋅空氣電池未來市場潛力無窮,或許可成為兼顧環(huán)保的能源科技產(chǎn)業(yè),并為電動汽車動力來源貢獻(xiàn)一己之力。
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