海水也可以是電池電解質,推出更便宜安全的鋅離子電池

作者 | 發布日期 2021 年 02 月 20 日 17:15 | 分類 能源科技 , 自然科學 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


鹽水可以導電,那麼含有大量鹽類的海水是否可以變成優秀電解質?美國團隊著眼於現在常見的電池電解質存有易起火與有毒缺點,決定用海水取而代之、研發全新的充電式鋅電池。

目前鋰離子電池是最為常見的電池儲能選項,體積小、電容量高,反應速度也快,迅速推動電動車、電網級儲能技術的演進,然而鋰離子電池熱潮帶來的不僅是方便的生活,伴隨而來的採礦環境議題與勞工權益、鋰電池易燃安全性課題,也是不容忽略。

在一般的可充式電池中,電解質主要成分為也是有毒易燃且在高壓下容易分解有機溶劑,存有安全風險,若隨意丟棄電池,更會伴隨環境汙染。有鑑於此,美國中央佛羅里達大學(UCF)團隊提出一項替代方案,拿海水當作電解質。

這個概念其實不稀奇,像是 2017 年南韓蔚山國家科學技術研究所(UNIST)與電力公司共同研發海水電池;2019 年 IBM 宣布要和 Mercedes-Benz 從海水提煉出三種專利材料製造電池,更聲稱新型電池充電速度快,5 分鐘即可充滿 80%,功率密度高達 10,000W/L 以上,能量密度則是 800 Wh / L。

而 UCF 團隊目標與上述團隊類似,只是並不是研發現下熱門的鋰離子電池,而是新興鋅離子電池。充電式鋅離子電池面對的難題跟鋰離子電池類似,都存有「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。

不過 UCF 認為,透過在陽極塗上鋅錳奈米合金,可以緩解晶枝生長問題,在每平方公分 80 豪安高電流密度下,經過 1,000 小時循環充放電也沒有退化的跡象,也成功供電小型風扇,海水電解質也不會起火爆炸、汙染環境的風險。研究作者 Yang Yang 表示,目前已開發堅固又耐用的 3D 電極,可在極端條件下使用海水電池。

團隊認為這款電池也能應用在自主水下載具,將來非水性電解質的電池也能使用新型鋅錳合金。不過當然,這還有待更進一步的發展。

(首圖來源:pixabay