这种新电池可以防止手机冒烟

这种新电池可以防止手机冒烟

长期用于不可充电电池的锌现在可能是可充电电池的未来。

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这种新电池可以防止手机冒烟

如今,锂离子(Li-ion)电池无处不在:笔记本电脑,汽车,电动工具和手机,包括三星臭名昭着的闷烧Galaxy Note 7.现在,研究人员已经提出了一种新的方法来防止这些可充电电池变得干扰 - 一种锌镍电池,可提供几乎相同的电击,但不会产生锂离子电池的火灾危险。 新电池 - 仍在开发中 - 有朝一日可以为消费类电子产品和混合动力汽车提供各种动力设备。

锌电池令人惊讶地老了。 标准的不可充电碱性电池具有一个锌电极和另一个二氧化锰电极。 它们是安全的,因为它们含有不易燃的水基电解质,有助于通过电池运送电荷。 相反,锂电池需要一种易燃的有机电解质来防止可能导致电池耗尽的副反应。 科学家已经提出各种方案来阻止这些细胞着火, 。

他们还在寻找使锌基电池可充电的方法。 除了更安全之外,锌比锂更丰富,因此更便宜。 但以前的锌基可充电电池存在一个主要缺点:充电和放电的重复循环会导致锌原子堆积在其中一个电极上。 这导致了“枝状晶体”的增长,这种微小的锌矛会刺穿电池的其他部分,导致电池短路和失效。

摆脱那些杀死电池的树突并不容易。 为了制造功能强大的电池,负极锌电极或阳极需要大的表面积来进行充电和放电期间发生的化学反应。 科学家通过使电极成为多孔来获得大面积,从细小的锌粉末开始,将它们压在一起并用化学粘合剂固定到位。 麻烦的是那些电极中的锌不均匀分布。 结果,电池中的电场在充电期间在特定点处尖峰,吸引锌原子沉积在那些位置。 一旦树枝生成,问题只会随着每个额外的周期而滚雪球。

为了解决这个问题,华盛顿特区海军研究实验室的化学家Debra Rolison带领研究人员制作了一个3D锌海绵电极项目。 科学家们开始使用相同的锌粉,但他们将它与水和有机化合物的混合物混合,形成一种灰色浆液,可以倒入他们选择的模具中。 然后将它们干燥并加热它们的材料,固化成均匀的多孔锌骨架。 当连接到电池中时,海绵状阳极由于其均匀性缺少热点 。

Rolison和她的同事现在正在进行 。 在今天发表在“ 科学”杂志上的这项新研究中,他们发现当设计用于提供与锂离子电池大致相同的能量时,电池可以完成超过100次充电和放电循环。 在混合动力汽车中常见的单独设计中 - 其中少量电力被释放然后立即充电 - 研究人员表明,他们的电池可以循环达50,000次而不会形成枝晶。

“这是一项具有巨大潜力的重要发展,”康奈尔大学的化学家HéctorAbruña说,他没有参与这项工作。 未来的锌基可充电电池不仅比锂电池更安全,而且锌的低成本可以推动其在许多应用中的使用。

为了加快这一过程,Rolison和她的同事们将他们的技术许可给加利福尼亚州San Anselmo的一家初创公司EnZinc Inc.,该公司正在为混合动力汽车,电动自行车和可穿戴电子产品开发电池。 如果公司成功,锌充电器可能很快就会让电池世界炙手可热 - 而不是自己。