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比鋰離子電池更便宜的鋅空氣電池來了

鉅大LARGE  |  點擊量:795次  |  2022年02月28日  

優勝劣汰是生物圈的規則,那更便宜的產品就是科技圈的規則了。


鋅空氣電池成本昂貴且難以充電,過去一直無法大量應用于手機、筆記本電腦等消費性電子產品上,但最近,來自澳洲悉尼大學和新加坡南洋理工大學的研究人員聲稱,他們已經找到了新的突破方法,可以使用更低成本的電催化劑來幫助鋅空氣電池達到可充電目標。若能使用該方法量產電池,將有機會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,號稱會呼吸的鋅空氣電池其陽極(負極)采用鋅合金,陰極(正極)材料則來自空氣中的大量氧氣,由于毒性低對環境的影響危害小,且重量輕巧、安全性穩定、可以儲存比鋰離子電池還要多5倍的能量,若發展起來,會是電池界里炙手可熱的明日之星。


鋅空氣電池最早于19世紀初期被發現,到了1997年,斯洛維尼亞籍發明家MiroZoric開發出首款可重復充電的鋅空氣電池并應用于中小型公車。但目前鋅空氣電池只常見使用于少數電子設備,如:助聽器、電子手表、鐵路訊號設備等,這是因為鋅空氣電池受限于再充電成本高昂,且易與氧自發反應產生自我放電的缺點。


維基記載,鋅空電池保存的關鍵在于封條,除非電池立刻使用,否則不能取下電池陰極的封條。根據模擬試驗表明,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,電池就會觸發并開始工作,在室溫環境下且不接負載時,根據不同的電池大小規格,3~12周后電池電量就會下降50%,超過20周電量下降到0~10%。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

而目前市面上宣稱可以充電的鋅空氣電池,其在充放電過程中需使用昂貴的金屬催化劑如“鉑”、“氧化銥”來促進氧的還原和產生。為了克服這個問題,研究人員現在已經找出新技術來制造雙功能氧電催化劑(bifunctionaloxygenelectrocatalyst),該研究發布在國際學術雜志《先進材料》(AdvancedMaterials)上。


這項新技術是掌握鐵、鈷,鎳金屬氧化物的組成、尺寸和結晶度來產生電催化劑。研究主要作者、澳洲悉尼大學YuanChen教授說,用新催化劑開發出來的鋅空氣電池具有優異的可充電性能,研究人員發現在120次小時內進行了60次循環放電/充電后,電池功率僅損失不到10%。


鋅空氣電池的原料成本遠比鋰離子電池還要低,若科學家真的克服了充放電難關,則可充電的鋅空氣電池未來市場潛力無窮,或許可成為兼顧環保的能源科技產業,并為電動車動力來源貢獻一己之力。


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