【新唐人北京時間2024年06月16日訊】隨著人們對於電力和電池的需求不斷增加，一些發達國家持續開發新的鋰電池或其它電池，但這些電池往往價格較高，使一些低收入國家的人難以負擔，而瑞典一所大學最近開發出便宜且可進行數千次充放電的鋅電池，可彌補鋰電池的缺點。

鋰電池製作過程中，不僅需要鋰和鈷等高單價的金屬，還需大量的水和能源，且回收過程中也需要大量的水和能源作為支撐。於是科學家希望能夠用高豐富度、低成本的鈉（Na）、鉀（K）、鎂（Mg）、鈣（Ca）和鋅（Zn）等金屬做出電池，去代替鋰電池。

鋅有含量豐富、成本低、毒性低、理論電容量高（820mAh/g）和回收率高等優點，再加上其氧化還原電位較低，使可充電鋅電池（ZnB）可以在不易燃的水性電解質中工作，引起了人們的關注。

儘管鋅金屬電池憑藉其成本效益和安全優勢，有望成為下一代儲能解決方案，但鋅在水環境中容易因過析氫反應（HER）和鋅枝晶生長影響電池的循環穩定性，阻礙了商業化的可能性。

鋅枝晶生長會降低電池循環性能，縮短其使用壽命甚至刺穿隔膜，導致成為電池短路、爆炸等安全問題的罪魁禍首，因此需要進行限制。先前有科學家使用超濃縮的電解質（WiSE）去減少鋅枝晶生長的問題，但使用的材料是氟化鹽，這種鹽不僅價格昂貴，而且對環境產生負面影響。

於是，開發出不含氟化鹽或減少氟化鹽的超濃縮電解質就至關重要。這次瑞典的林雪平大學（Linköping University）、卡爾斯塔德大學（Karlstad University）和查爾姆斯理工大學（Chalmers）的研究人員一起開發了一種基於鋅、木質素（多數存於樹皮和木材中）的特殊超濃縮電解質，製成穩定、可多次充電的鋅電池。

他們將一種高吸水性聚合物聚丙烯酸鉀（PAAK）加入WiSE後，使其成為含有聚合物的超濃縮電解質（WiPSE）。這種WiPSE是WiSE的新型變體，可以減輕水氧化還原過程相關的副反應（鋅枝晶生長和其他問題），從而提高可充電鋅電池的循環穩定性。

另外，他們把木質素與導電的碳結合形成有機電極（陰極），與鋅（陽極）和WiPSE電解質組裝一起後，測量其電容和電壓。結果顯示，75 mAh/g的電池容量、1.3 V電池電位。測試充放電效果顯示，電池經過高電流（1A/g）進行8000次充放電循環後，依然能保持80%的初始容量。

這種新開發的鋅電池，類似於2032型鈕扣電池。它供電穩定，在進行超過8000次循環充放電後，依然保持不錯的性能，給一些低收入國家提供了廉價且可持續的電池解決方案。這項研究成果在5月被發表於《能源與環境材料》雜誌。

研究人員表示，這次選用鋅與木質素這兩種材料，不僅方便取得，且具低成本和可回收性高的特性。此外，這種電池的能量密度與一些低收入國家常用的鉛酸電池相當，還不含有毒的鉛金屬。

他們還表示，雖然目前實驗室開發的電池尺寸較小，但他們相信，未來可以造出與汽車電池大小大致相當的大型電池，不過這需要公司進行大規生產才可行。

林雪平大學有機電子學克里斯（Reverant Crispin）教授對該校的新聞室表示，「雖然太陽能板已經變得相對便宜，不少低收入國家的人也採用了它，但在赤道附近國家的太陽很早就下山了，導致他們家庭和企業出現停電問題。現在我們希望這種電池技術可以提供解決方案，儘管其性能低於昂貴的鋰電池。」

有機電子實驗室研究員齊亞丁汗（Ziyauddin Khan）表示，「鋅和木質素都非常便宜，而且電池很容易回收。如果計算每個使用週期的成本，與鋰離子電池相比，它會是一種極其便宜的電池。」

他解釋，「雖然鋰電池有很多好處，但它有爆炸的風險，且回收時具有挑戰性。當工廠提取鈷等特定元素時，就會產生環境汙染和人權等問題。因此，我們的可充電池有望成為有前途的替代品。」

（轉自大紀元/責任編輯：葉萍）