美國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)新的水性電池陽(yáng)極，以海水為電解質(zhì)

美國(guó)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新的水性電池陽(yáng)極。利用這種陽(yáng)極、以海水為電解質(zhì)的工作電池表現(xiàn)出了令人印象深刻的能量密度，并在大電流循環(huán)1000小時(shí)后保持穩(wěn)定。該小組已經(jīng)在討論他們的方法在大規(guī)模制造方面的潛力。

在簡(jiǎn)單的鹽水中而不是復(fù)雜的有機(jī)溶劑中儲(chǔ)能能量的水電池，對(duì)儲(chǔ)能專家來(lái)說(shuō)是一個(gè)有吸引力的前景。這些以溶劑為基礎(chǔ)的電解質(zhì)通常具有揮發(fā)性和易燃性，并且在高電壓下容易降解。因此，用海水這樣廉價(jià)、豐富、防火的東西來(lái)代替它們，似乎是不費(fèi)吹灰之力。

但這也帶來(lái)了一系列問(wèn)題。迄今為止與其他電池技術(shù)相比，水性電池技術(shù)一直受制于較低的能量密度，以及穩(wěn)定性問(wèn)題。采用鹽水電解質(zhì)的電池往往容易出現(xiàn)樹(shù)枝狀生長(zhǎng)，雖然不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)鋰離子技術(shù)那樣有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，但仍會(huì)導(dǎo)致性能下降和短路。

美國(guó)的科學(xué)家們現(xiàn)在宣稱，他們使用一種新的陽(yáng)極設(shè)計(jì)克服了其中的許多問(wèn)題。該小組使用一種鋅錳合金進(jìn)行了演示，不過(guò)它表示這種方法可以推廣到其他金屬合金。使用具有特殊納米結(jié)構(gòu)的合金不僅可以通過(guò)控制表面反應(yīng)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來(lái)抑制樹(shù)枝狀物的形成，俄勒岡州立大學(xué)從事研究的化學(xué)工程師Zhenxing Feng說(shuō)：“它還在苛刻的電化學(xué)條件下，在數(shù)千次循環(huán)中表現(xiàn)出超高的穩(wěn)定性?！?/p>

利用這些材料，加上陽(yáng)極表面的3D納米結(jié)構(gòu)，該小組能夠更好地控制反應(yīng)，避免樹(shù)枝狀的形成。為了驗(yàn)證他們的方法，該小組制造了一個(gè)電池，并證明了在80mA／cm？的電流密度下，陽(yáng)極可以穩(wěn)定、無(wú)樹(shù)枝狀物循環(huán)1000小時(shí)。

Feng說(shuō)：“盡管這是一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)，需要更多的測(cè)試才能完全理解，但該小組已經(jīng)開(kāi)始討論他們方法的商業(yè)潛力。我們的理論和實(shí)驗(yàn)研究證明，3D合金陽(yáng)極具有前所未有的界面穩(wěn)定性，這是由合金表面的鋅的有利擴(kuò)散通道實(shí)現(xiàn)的。這項(xiàng)合作工作所展示的概念很可能為水性和非水性電池的高性能合金陽(yáng)極設(shè)計(jì)帶來(lái)范式轉(zhuǎn)變，為電池行業(yè)帶來(lái)革命性的變化。責(zé)任編輯：PSY”