新型“水電池”可回收壽命長

當前常用的鋰離子電池存在原材料較為稀缺、價格昂貴等缺點，業界一直研究新電池技術替代。澳大利亞皇家墨爾本理工大學和中國遼寧大學聯合團隊日前發明了不會着火或爆炸的可回收“水電池”。新開發的電池處於水儲能設備這一新興領域的技術前沿，取得的突破顯著提高了電池的性能和壽命。

研究人員表示，這種水基金屬離子電池可稱為“水電池”。有機電解液使電流在正極和負極之間流動，而該團隊使用水取代有機電解液，這意味着它們的電池與鋰離子電池不同，不會起火或爆炸。鋰電池既是可燃物又是引火源，一般來說，鋰離子電池出現安全問題表現為燃燒甚至爆炸，出現這些問題的根源在於電池內部的熱失控。此外，鋰離子電池還可能受到一些外部因素的影響發生安全問題，如火源、擠壓、穿刺、短路等。鋰電池能夠自燃，隨後會因為過熱而發生爆炸。“水電池”製造工藝簡單，利於實現大規模生產。它使用的是鎂和鋅等材料，比其他類型的電池使用的替代品更豐富、更便宜、毒性更低，這有助於降低製造成本，並減少對人類健康和環境的風險。鋰電池面臨報廢處置挑戰，而“水電池”則可安全拆卸，材料可重複使用或回收。

在最新研究中，研究團隊避免了電池中破壞性枝晶的生長，這種尖端的金屬結構可導致短路和其他嚴重故障。他們在受影響的電池部件上塗上了鉍金屬及其氧化物，作為防止枝晶形成的保護層。憑藉更大的容量和更長的壽命，研究人員成功將新設計與太陽能電池板相結合。太陽能電池板是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流，在物理學上稱為太陽能光伏。新設計與太陽能電池板相結合展示了高效而穩定的可再生能源存儲，研究團隊表示，正在縮小“水電池”與鋰離子技術在能量密度方面的差距，目的是盡可能少地使用每單位功率的空間。

此外，研究團隊又製造了一款鎂離子“水電池”，其能量密度為每千克七十五瓦時。據悉，鎂離子電池近年被認為是解決鋰離子電池缺點的潛在方案，但開發高效鎂離子電池存在克服水性系統中狹窄的電化學窗口，以及非水系統中較差的離子電導率等挑戰。目前，研究團隊表示，這款新型鎂離子“水電池”仍無法商用，但相信經過進一步研究，有望提高性能。

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