关键添加剂改善锌基可充电电池，实现更安全的能源

Josiah02 · 发表于 2024-12-12 12:18:39

可充电锂离子电池为从电动汽车到可穿戴设备等各种设备提供动力。但凯斯西储大学的最新研究表明，锌基电池可能是一种更具可持续性和成本效益的替代品。
在《应用化学》杂志发表的一项研究中，研究人员宣布朝着制造高性能、低成本锌硫电池迈出了重要一步。
凯斯工程学院机械与航空航天工程首席研究员兼助理教授 Chase Cao 表示：“这项研究标志着开发更安全、更可持续的能源存储解决方案迈出了重要一步。”
“水系锌硫电池有望为从可再生能源系统到便携式电子产品等广泛的应用提供动力，同时减少对环境的影响和对稀缺材料的依赖。”
锂离子电池虽然应用广泛，但价格昂贵，所依赖的材料相对稀有，制造工艺复杂。相比之下，锌硫电池使用的材料更为丰富且价格低廉，对环境和安全的担忧也更少。
然而，锌阳极腐蚀、低导电性和枝晶生长等问题一直阻碍着它们的商业可行性。
曹的团队通过引入两种关键添加剂克服了这些障碍：丙二醇甲醚和碘化锌。这项技术带来了几项关键改进：能量容量提高了 20%，提高了导电性和稳定性，并抑制了锌枝晶的生长。
如果树枝状晶体连接电池的正极和负极，就会发生短路并引起火灾——这是锂离子电池的另一个主要问题。
上海东华大学教授、论文共同通讯作者徐桂银表示：“这些添加剂不仅提高了电池效率，还通过减少枝晶形成解决了长期存在的安全问题。最终结果是电池结构紧凑、密度更高，可以充电多次，且性能不会出现明显下降。”
这一突破的意义不仅限于价格实惠和安全性。锌硫电池的能量密度高于锂离子电池，因此可以实现体积更小、使用寿命更长的设计。这可能会为可再生能源存储和需要可靠性和效率的设备带来变革。
曹先生对开发更优质电池的主要兴趣在于新型软机器人和先进传感系统，而这两者都依赖于高容量、长寿命的电池。例如，他正在开发仿生游泳机器人，这种机器人的续航能力依赖于耐用、轻便的电池，这种电池可以为长时间的任务提供动力而不会出现故障——机器人不能在任务中途耗尽电量，否则就永远不会回来。
曹先生是凯斯西储大学软机械与电子实验室的主任，他还在开发用于太空探索和农业的新技术，以及清除无处不在的危险太空垃圾的技术。
这项研究还与上海复旦大学和香港科技大学的研究人员一起进行。

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