電池在現(xiàn)代生活中發(fā)揮著重要的作用，可為筆記本電腦、電話、機(jī)器人吸塵器、助聽器、起搏器，甚至是電動汽車等供電。但同時，它還存在著安全風(fēng)險，并對環(huán)境造成影響。得克薩斯A&M大學(xué)（Texas A&M University）對一種特殊電池——無金屬水基電池的成分進(jìn)行了研究。該電池可降低標(biāo)準(zhǔn)電池的易燃性，并減少使用電池生產(chǎn)過程中的金屬種類。

（圖片來源：期刊Cell Reports Physical Science）

目前大多數(shù)電池均為包含鋰和鈷的鋰離子電池，而鋰和鈷作為全球戰(zhàn)略性資源，僅存在于某些國家，但對全球經(jīng)濟(jì)和美國電池制造業(yè)都非常重要。

德克薩斯A&M大學(xué)Artie McFerrin化學(xué)工程系教授兼艾仕得涂料系統(tǒng)（Axalta Coating Systems）主席Jodie Lutkenhaus博士表示：“這項工作為設(shè)計無金屬水性電池帶來可能。通過不含金屬，我們可以滿足全球?qū)﹄姵刂袘?zhàn)略金屬的緊迫需求，而通過使用水性材料，我們可以用水代替易燃的揮發(fā)性電解質(zhì)。”

通過使用較敏感的測量技術(shù)，即具有耗散監(jiān)測功能的電化學(xué)石英晶體微天平，研究人員能夠確定電極充放電時電子、離子和水是如何在電極中轉(zhuǎn)移的。

Lutkenhaus表示：“通過了解這些信息，我們證明，增強(qiáng)的電極與水的相互作用可以改善儲能性能。”雖然該電池的能量存儲容量低于傳統(tǒng)的鋰離子電池，但也為將來更加可持續(xù)和不易揮發(fā)的電池鋪平了道路。目前這項研究尚處于初期階段，并具有很多實際的應(yīng)用機(jī)會，其中包括作為醫(yī)療設(shè)備的可植入電池。

Lutkenhaus稱：“通過使用完全不同的材料，例如我們使用的聚合物，可以完全去除鋰離子電池中的金屬。在這項工作中，我最喜歡的是能夠深刻描繪出與該氧化還原聚合物的分子轉(zhuǎn)運(yùn)過程。而也是在近幾年中，我們才能夠在時間和規(guī)模上實現(xiàn)這一目標(biāo)。”Lutkenhaus表示未來他們將需要找到更多與設(shè)計兼容的聚合物。她還表示：“一旦找到，我們就可生產(chǎn)出一種可實際應(yīng)用的高性能全電芯。”

來源：蓋世汽車