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。
香港城市大學副教授支春義(中)帶領李洪飛(左)、唐子杰(右)等博士生研究出一種水系鋅電池。圖為三人分別手持封裝后的鋅電池以及用來制造兩個電極的二氧化錳材料和鋅片。(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。
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