美國海軍研究實驗室（NRL）化學部的研究人員近日開發(fā)出了一種更安全的鋰離子電池替代品——可充電鋅電池。鋰離子電池因其易燃特性，最近在海軍艦艇和其他軍事平臺上已被禁用。

該研究指出，可充電鋅電池的容量和鋰離子電池相仿，但成本更低，速度更快，體積更小、重量更輕，可望應用于混合能源車、電動汽車、電動自行車，甚至手機和大規(guī)模貯電設備。

        米切爾·布魯斯（Michael Burz）是加州圣安塞爾莫的電池技術(shù)公司EnZinc的CEO，他表示，該公司科研人員正在測試和推廣這項技術(shù)，預期能夠比鋰電池系統(tǒng)便宜30%-50%。

        德布拉·羅利森（Debra Rolison）是位于華盛頓的美國海軍研究實驗室先進電化學材料部門的負責人，也參與了鋅電池研究。他認為，鋰電池的最大弱點是容易過熱，甚至起火爆炸。美國海軍一直希望尋找一種替代鋰電池的技術(shù)，以避免鋰電池不穩(wěn)定性對軍人和武器的潛在危害。鋅電池的起火危險性遠遠小于鋰電池，單位體積和單位質(zhì)量儲能不低于鋰電池。此外，鋅在地球上的儲量比鋰要多，也便宜得多。因此，鋅電池是很有希望的下一代可充電電池。

        然而，長期以來，鋅電池被認為是不可充電的，因為僅僅幾輪充電后，鋅電池內(nèi)部的兩電極之間會產(chǎn)生導電細絲，最終發(fā)生兩極短路。

        現(xiàn)在，科研團隊找到了一種抑制電池內(nèi)部導電細絲產(chǎn)生的方法：將鋅陽極做成多孔海綿狀結(jié)構(gòu)。充放電期間，電流在鋅陽極上的分布更均勻，因此導電細絲難以產(chǎn)生。

 
        鋅陽極的制造工藝是先將鋅乳劑涂抹在圓柱形模具上，然后烘干——“這有點像烤松餅”，布魯斯說。

        鋅電池的陰極由鎳制成。實驗表明，電池可以承受5萬次充放電，壽命跟混合動力車的鉛酸電池相仿，而鋅電池的單位體積儲能和單位質(zhì)量儲能都高于鉛酸電池。


       在日產(chǎn)聆風上的測試表明，該電池可以以更輕的質(zhì)量，更小的體積，提供24千瓦時的電力。

        電動自行車測試結(jié)果如下：


          布魯斯表示，鋅電池以鉛酸電池的成本，提供了鋰電池的電量，并且可充電，更安全，原材料更豐富。鋅是地球上儲量第4位的元素，年產(chǎn)量1千4百萬噸。事實上，布魯斯說，世界鋅協(xié)會的人跟他打趣：“每年在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)損耗的鋅就足以滿足鋅電動汽車的電池需求。”

         更妙的是，科學家發(fā)現(xiàn)，鋅電池的可行尺度幾乎沒有限制——從紐扣電池、消費電子產(chǎn)品、電動汽車、大型儲能站，都可以。

          美國海軍實驗室成果轉(zhuǎn)化辦公室的斯蒂文·馬庫斯（Steven Marquis）表示，EnZinc公司已經(jīng)獲得了鋅-鎳電池在輪式電動汽車領域的產(chǎn)業(yè)化授權(quán)。其他應用領域和其他陰極材料的授權(quán)仍在開放中，海軍實驗室的研究人員仍然在探索其他的陰極材料。比如，銀-鋅電池的電力是鋰離子電池望塵莫及的，因此很有希望被應用于海軍的水下潛航設備上。該研究的論文將于本周發(fā)表在《科學》上。 (責任編輯：admin)