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鋰離子電池勁敵現(xiàn)身?更便宜的鋅空氣電池可充電了

作者: | 發(fā)布日期: 2017 年 08 月 22 日 10:26 | 分類(lèi): 產(chǎn)業(yè)資訊

鋅空氣電池成本昂貴且難以充電,過(guò)去一直無(wú)法大量應(yīng)用于手機(jī)、筆記型電腦等消費(fèi)性電子產(chǎn)品上,但最近,來(lái)自澳大利亞雪梨大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員聲稱(chēng),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(lái)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(huì)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(hào)稱(chēng)會(huì)呼吸的鋅空氣電池其陽(yáng)極(負(fù)極)采用鋅合金,陰極(正極)材料則來(lái)自空氣中的大量氧氣,由于毒性低對(duì)環(huán)境的影響危害小,且重量輕巧、安全性穩(wěn)定、可以儲(chǔ)存比鋰離子電池還要多5 倍的能量,若發(fā)展起來(lái),會(huì)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,斯洛文尼亞籍發(fā)明家Miro Zoric 開(kāi)發(fā)出首款可重復(fù)充電的鋅空氣電池并應(yīng)用于中小型公共汽車(chē)。但目前鋅空氣電池只常見(jiàn)使用于少數(shù)電子設(shè)備,如:助聽(tīng)器、電子手表、鐵路訊號(hào)裝置等,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)產(chǎn)生自我放電的缺點(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(huì)觸發(fā)并開(kāi)始工作,在室溫環(huán)境下且不接負(fù)載時(shí),根據(jù)不同的電池大小規(guī)格,3~12 周后電池電量就會(huì)下降50%,超過(guò)20 周電量下降到0~10%。

而目前市面上宣稱(chēng)可以充電的鋅空氣電池,其在充放電過(guò)程中需使用昂貴的金屬催化劑如“鉑”、“氧化銥”來(lái)促進(jìn)氧的還原和產(chǎn)生。為了克服這個(gè)問(wèn)題,研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找出新技術(shù)來(lái)制造雙功能氧電催化劑(bifunctional oxygen electrocatalyst),該研究發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)雜志《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)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(lái)產(chǎn)生電催化劑。研究主要作者、澳大利亞雪梨大學(xué)Yuan Chen 教授說(shuō),用新催化劑開(kāi)發(fā)出來(lái)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(shí)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(lái)市場(chǎng)潛力無(wú)窮,或許可成為兼顧環(huán)保的能源科技產(chǎn)業(yè),并為電動(dòng)車(chē)動(dòng)力來(lái)源貢獻(xiàn)一己之力。
(合作媒體:科技新報(bào)。圖片出處:雪梨大學(xué))

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