未来超安全的锌电池技术可以与锂电池竞争吗
来源：宝鄂实业
2019-03-12 13:21
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在一个更完美的世界里，你的手机电池会很容易持续一整天，电量不会随着时间的推移而退化，而且最重要的是，它不会爆炸。这听起来像是一个梦想， 但马里兰大学的研究人员开发了一种新的水和锌基电池，可以通过某种方式满足所有这三个标准，并最终可能在未来的消费电子产品中出现。
由美国陆军研究实验室和美国国家标准与技术研究院开发的这种技术论文于周一在“自然资源”杂志上发表。锌和水的组合对于解决安全问题特别有效，例如导致三星Galaxy Note 7电池在2016年爆炸的问题，据研究人员称，新电池不会像手机和笔记本电脑中普遍使用的锂离子电池一样具有火灾风险，同时在寿命方面也超越锂电池。
锌电池并不是新鲜事物，长期以来一直是安全，便宜的能源选择，但过去它们也因其有限的生命周期和低能量密度而受到抑制。马里兰大学和陆军研究实验室的期刊论文和博士后副主任王飞说，新的“含锌水”电池是两全其美的。我们有一种电池可以在能量密度上与锂离子电池竞争，但没有爆炸或火灾的危险。”
研究人员表示，他们的新电池最终可能会用于消费电子产品。它还可用于极端条件下，以改善航空航天，军事和深海环境中使用的车辆的性能，在这方面爆炸性电池可能造成灾难性后果。储能设备是现代人类进步的关键技术。由于锂电子二次电池具有工作电压高、循环寿命长、环境污染小等诸多优点，成为应用极为普遍的绿色化学能源。新一代高比能量锂电池是未来储能器件的发展方向，但是由于高能量密度锂电池因使用有机电解液而存在易漏液、着火、爆炸等一系列安全隐患，提升电池安全性便成为当下研究的重点。
近日，清华大学材料学院研究出了新型固态聚合物电解质取代传统有机电解液，成功地解决了这一难题。这种电解质具有高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗、良好的机械强度，对于提升电池的安全具有十分重要的意义。
研究人员首先通过改进化学工艺构建了低阻抗的石墨电极/凝胶聚合物电解质界面。在此基础上将腈类在丁二腈全固态电解质（SEN）中原位聚合，这样使得电极与SEN之间保持良好的粘附性，明显降低了界面阻抗并使得聚合物电池呈现处良好的电化学性能。
其次，又将二缩三丙二醇二丙烯酯单体溶于碳酸酯基电解液配得前驱体溶液，制成纳米球基复合固态电解质（SiSE）。由于稳定、低阻抗的电极/固态电解质界面和SiSE对锂枝生产具有显著抑制作用，使用SiSE的固态锂金属电池表现出优越的循环性能和安全性。
