沒有爆炸與起火風險,下一代技術鋅離子電池受矚目

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 18 日 19:26 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


目前最為常見與接收度最廣的可充式電池為鋰離子電池,智慧型手機、筆記型電腦到電動車,所使用的電池都是,不過下一代的蓄電池也蓄勢待發,最近韓國科學家帶來沒有燃燒與爆炸、對環境友善的鋅離子電池。

我們在市面上常見的碳鋅電池是無法充電的,這是因為可充式鋅離子電池跟鋰離子電池一樣,會遇到「晶枝」問題,隨著充放電次數增加,因為沉積不均勻、會漸漸在電極表面會形成樹枝狀晶枝,降低電城性能與壽命,對此,南韓科學技術院(KIST)開始研究便宜、無毒又安全的可充式鋅電池。

有別於傳統鋰離子電池其中的有機易燃電解質,KIST 帶來沒有爆炸危險的水基電解質,為了避免鋅電極形成樹枝狀晶枝,也研發出「週期性陽極氧化」方法,透過在鋅金屬表面反覆放行與阻擋電流,影響氧化鋅膜的表面形態與圖案。

(Source:KIST)

KIST 團隊在鋅電極上,以「三角錐高塔」形成一片針葉林,認為此設計能抑制電化學反應中形成樹狀晶體。其中根據周期性陽極氧化方法,三角錐頂部的氧化鋅較厚,側面較薄,足以控制鋅離子沉積方向,有效抑制生成樹枝狀晶體,至於在表面形成的氧化鋅膜,也可以避免電極直接接觸到電解質,降低腐蝕和副反應。

根據研究,團隊研發的鋅離子電池充放電循環 1,000 次後仍有接近 100% 的儲電容量,即使在極端條件(9,000 mA / g,完全充滿和放電兩分鐘)下反覆充放電也能維持電化學穩定。基於這種穩定性,KIST 研究人員也打造以柔性纖維位基板的鋅離子電池,更容易彎曲,能整合在衣服、編織袋上。

KIST 高級研究員表示,鋅離子電池的潛在風險比鋰離子電池還要低,團隊也希望鋅離子電池作為下一代技術,是對人體無安全疑慮且不會引起爆炸與起火。目前看來,由於出色的穩定性、電化學性能與簡單的製造工藝,未來有機會在現實生活中登場。

(首圖為示意圖,來源:shutterstock)