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锂离子电池劲敌现身?更便宜的锌空电池可充电了

新闻报道  News reportage

锂离子电池劲敌现身?更便宜的锌空电池可充电了

来源:
发布时间:
2018/09/11
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  锌空气电池成本昂贵且难以充电,过去一直无法大量应用于手机、笔记本电脑等消费性电子产品上,但最近,来自澳洲悉尼大学和新加坡南洋理工大学的研究人员声称,他们已经找到了新的突破方法,可以使用更低成本的电催化剂来帮助锌空气电池达到可充电目标。若能使用该方法量产电池,将有机会和锂离子电池一较高下。

  锌是一种非常便宜和藏量丰富的金属,号称会呼吸的锌空气电池其阳极(负极)采用锌合金,阴极(正极)材料则来自空气中的大量氧气,由于毒性低对环境的影响危害小,且重量轻巧、安全性稳定、可以储存比锂离子电池还要多 5 倍的能量,若发展起来,会是电池界里炙手可热的明日之星。

  锌空气电池最早于 19 世纪初期被发现,到了 1997 年,斯洛维尼亚籍发明家 Miro Zoric 开发出首款可重复充电的锌空气电池并应用于中小型公车。但目前锌空气电池只常见使用于少数电子设备,如:助听器、电子手表、铁路讯号设备等,这是因为锌空气电池受限于再充电成本高昂,且易与氧自发反应产生自我放电的缺点。

  维基记载,锌空电池保存的关键在于封条,除非电池立刻使用,否则不能取下电池阴极的封条。根据模拟试验表明,锌空气电池在室温条件下,存放 1 年后电量下降到 95%,存放 2 年后电量下降到 90%,存放 4 年后电量仍有 85%,但只要撕下封条,电池就会触发并开始工作,在室温环境下且不接负载时,根据不同的电池大小规格,3~12 周后电池电量就会下降 50%,超过 20 周电量下降到 0~10%。

  而目前市面上宣称可以充电的锌空气电池,其在充放电过程中需使用昂贵的金属催化剂如“铂”、“氧化铱”来促进氧的还原和产生。为了克服这个问题,研究人员现在已经找出新技术来制造双功能氧电催化剂(bifunctional oxygen electrocatalyst),该研究发布在国际学术杂志《先进材料》(Advanced Materials)上。

  这项新技术是掌握铁、钴,镍金属氧化物的组成、尺寸和结晶度来产生电催化剂。研究主要作者、澳洲悉尼大学 Yuan Chen 教授说,用新催化剂开发出来的锌空气电池具有优异的可充电性能,研究人员发现在 120 次小时内进行了 60 次循环放电/充电后,电池功率仅损失不到 10%。

  锌空气电池的原料成本远比锂离子电池还要低,若科学家真的克服了充放电难关,则可充电的锌空气电池未来市场潜力无穷,或许可成为兼顾环保的能源科技产业,并为电动车动力来源贡献一己之力。