苏黎世联邦理工学院开发新型锌金属电池高效耐用、安全环保且成本低
时间：2023-04-26 08:35
来源：盖世汽车
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盖世汽车讯 现在，大多数纯电动汽车都使用锂离子电池，但是这些电池的成本较高，而且易燃。水基锌电池被视为富有前景的锂离子电池替代品。据外媒报道，由苏黎世联邦理工学院领导的国际研究团队在开发这种锌电池时实现关键进展，使其更强大、更安全、更环保。
锌电池具有诸多优点，比如锌储量丰富、价格低廉，并且拥有成熟的回收基础设施。此外，锌电池可以储存大量的电力。最重要的是，锌电池不一定需要使用高度易燃的有机溶剂作为电解液，可以用水基电解质代替。
然而，工程师们在开发这种电池时面临一定的挑战，比如当锌电池在高压下充电时，电解液中的水会在其中一个电极上发生反应，形成氢气。这会导致电解液减少，电池性能下降，并使电池中积聚过多的压力，具有一定的风险。另外，在电池充电过程中形成的尖状枝晶可能刺穿电池，甚至导致电池短路。
近年来，工程师们尝试用盐来充实水性液体电解质，以尽可能降低水含量。但是，这会使电解质变得粘稠，大大减缓充放电过程。此外，使用的盐中大多含有有毒的氟，易造成环境污染。
最近，苏黎世联邦理工学院的电化学能源系统教授Maria Lukatskaya与来自美国和瑞士若干研究机构的人员合作，系统性寻找水基锌离子电池的理想盐浓度。通过计算机模拟支持的实验，研究人员发现，与之前的假设不同，理想的盐浓度并不是最高的可能值，而是相对较低的:每个盐的正离子有5到10个水分子。
研究人员没有使用任何有害环境的盐来进行改进，而是使用环保的醋酸盐。研究人员Dario Gomez Vazquez表示:“理想的醋酸盐浓度，有助于充分缓解电解质的消耗速度，防止形成锌枝晶，就像其他科学家以前使用高浓度有毒盐所做的那样。此外，这种方法有助于电池更快地充放电。”
目前为止，研究人员已在实验室内测试其新电池策略。下一步将扩大规模，看看是否可以将其转化为大型电池。研究人员希望有朝一日能将其用作电网中的存储单元，以补偿电力波动；或者在单户住宅的地下室中，使白天产生的太阳能在夜间也能使用。
研究人员认为，在将这种锌电池投入市场之前，还有一些挑战需要克服。Lukatskaya表示，电池由正、负两个电极以及电解质构成。“通过调整电解质成分，可以使锌负极实现高效充电。然而，为了实现高效耐用的锌电池，还必须优化正极材料的性能。”
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