研發水系鋅電池 香港高校挑戰鋰電池“霸主”地位
時間:2018-06-29 14:57來源:人民日報海外版 作者:俞曉
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（圖片來自港媒）
20多年來，鋰電池在充電池市場上，堪稱一枝獨秀，但不能彎曲和不耐高溫、容易起火等安全隱憂，一直是鋰電池的弱點。
據港媒報道，近期，香港城市大學師生研究出一種水系鋅電池，以柔軟和安全作賣點，有望在穿戴式電子產品等部分用途上，挑戰鋰電池的地位。
香港城市大學科學及工程學院副教授支春義說，以鋅為基礎的電池（以下簡稱“鋅電池”）已有百年多歷史，是世界上第二種商業化的電池，只比鉛酸電池稍遲。不過，以往的鋅電池主要是一次使用。此外，以往的鋅電池的充放電性能一直不理想，充放電次數太少。直至3年多前，大學內研究的水系鋅電池（其電解質含水），只可充放電100次至300次。
支春義和一批博士生在3年多前，開始研究水系鋅電池，初期遇到很多困難。兩年前，他們棄用強堿性電解質，改用弱酸性電解質，并將其中一個電極改用納米二氧化錳材料，取得重大突破，將充放電次數大增至1000次以上；而且在充放電1000次后，其儲電量仍然可以維持在最初的97%。
幾年前，軟性鋰電池仍未真正商業化生產，他們希望開發軟性水系鋅電池，以滿足市場應用和需要，例如穿戴式電子產品等。由于水系鋅電池的電解質原為液態，較難封裝和較易泄漏，所以他們加入“水凝膠”，令電解質變成半固態，既可保持柔軟和可彎曲的特性，同時較容易封裝，萬一封裝出現破損，電解質也不會泄漏。
此外，由于水系鋅電池的電解質含水，所以其本質就不易燃，比鋰電池的有機電解質安全。經過改良后，他們研發的水系鋅電池在極惡劣的工作環境中，如撞擊、切割、火燒、彎折等，也不會爆炸或起火，并能夠繼續提供穩定的電源，安全程度大大提高。
支春義樂觀估計，他們研發的水系鋅電池，在穿戴式電子產品、智能服裝、醫學產品、美容產品、嬰兒用品、寵物用品、電子書閱讀器等市場潛力具大。應用在計算機電池方面，也有優勢，因為它不易燃的特點，理論上，帶上飛機應該不會有容量限制。
根據美國地質調查局的數據，目前全球已探明的鋰資源儲量合計超過5300萬噸，鋰儲量約1447萬噸。全球已探明鋅資源儲量約19億噸，鋅儲量約2.3億噸。因此，鋅的價格要比鋰更低廉。用來制成電池，以同一儲電量作比較，鋅電池成本會比鋰電池低。
支春義認為，由于電動車對續航力要求高，鋰電池能量密度較高，相信仍會在這個市場占優勢。但考慮到鋰電池的安全性、成本以及鋰金屬在地球上的儲量等因素，他相信，鋰電池未來不太可能獨霸所有充電池市場。
參與研發工作的博士生李洪飛和唐子杰均認為，鋰電池由1996年開始在移動電話市場冒起，至今才不過20余年，在電動車市場的歷史更短，所以鋰的產量暫時未有問題。但隨著部分國家限期要求汽車廠停產燃油車、全面轉為生產純電動車，可能引致鋰產量不足和價格上升的問題。鋅儲量較多和成本較低，鋅電池未來的前景值得看好，相信一定可以在充電池市場上占據席位。
在2018年的“挑戰杯”全國賽香港區選拔賽（香港大學生創新及創業大賽）中，他們的研究項目獲得能源化工組別二等獎。現在，支春義和他帶領的10多名博士生正在計劃，在今年底或明年初小量試產他們研發的水系鋅電池，完全商品化則要到2020年中。
(責任編輯：admin)
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