锌锰电池:可循环能源的华丽转身?

来源:钜大LARGE    2017-05-05    点击量: 224
        如果以某一主流业态为发展中的行业属性定位,那么,对于电池储能行业,当今时代无疑是可称为锂电时代的,各类大中小设备,从汽车、市政路灯到电脑、电动工具,再到手表、计算器、小家电,锂电池的应用越来越普及了。
        所有的锂电池都是以锂金属或锂合金或者嵌入锂离子作为负极材料,总是离不开锂,因其以锂为基础,可称为锂基电池,在技术发展和市场选择的作用下,两类锂基电池中,锂离子电池以其优异的性能表现遥遥领先于锂金属电池的应用。
        正当锂离子电池已经并且正在占据着电池应用市场的主流地位时,因为锂元素和锂离子工作原理导致的高活跃性使其固有的安全隐患开始暴露,从电子表到手提电脑乃至动力汽车,多种类型的锂电池应用产品都发生过安全事故。于是,在电池技术研究领域里,出现了一种思路:能否有一种物质取代锂成为不影响使用效果但是更安全可靠的电池,锌基电池就是这样回归人们的视野。
        在传统能源领域,用的最多的锌锰电池又称干电池,这是一种一次能源,不能像现在的锂离子电池一样重复使用,因此也称一次电池。不能重复使用的原因在于——枝晶,锂电池出现的安全问题最终也是枝晶作用的结果。
        正如自然界一样,一切物质形态都会有老化的过程,锂离子电池发生作用的正负极之间有一层隔膜,通过它传输锂离子来实现充放电,但用久之后,会在电池内部长出枝晶刺破隔膜使电池发生短路,枝晶之于电池的作用正如骨质增生的骨刺对于人体的作用一样,锂电池如此,而以往的锌电池因为更容易形成枝晶,所以一直以来被设计成一次电池,在其长出枝晶之前就不再利用了。
        现在,锂的活跃性使人们意识到锂离子电池的使用安全应该得到改善。锌不是活跃元素,如果能够有效抑制枝晶的生长,以锌锰电池为代表的锌基电池或许可以更多更好地应用于大型设备上。
        日前,美国加州圣安塞尔莫Enzinc能源技术公司的首席执行官Michael Burx与他的同事们共同开发了一款锌基电池,其内部结构可以抑制枝晶生长,锌负极呈多孔的海绵状结构,通过在圆柱形模具中干燥出锌乳剂并将其烘烤数小时而获得。当电池放电时,这种结构有助于电流均匀地输送到整个结构。美国海军研究实验室也在关注这一技术,该实验室的化学家表示:“电流更均匀地分布在海绵中时,在物理学角度上很难形成枝晶”。
        按照上述思路,对于传统一次电池的负极进行抑制枝晶的改造,锌基电池将不但仅仅用于微型设备和消费电子,而且有希望作为新能源汽车、基站等大型设备的动力电池,因为锌的可塑性及其在地球上的丰富储量,使电池原料的来源更广而且更划算。
 
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