世界那么大,真是太神奇了! 今天看到两篇文章,澳洲皇家墨尔本理工学院马天一教授带领的团队,居然发明了一种由水制成的神奇电池,而且不会着火爆炸,循环寿命相当于商用锂离子电池,他们认为1-3年可以替代铅酸电池,5-10年替代锂离子电池。
近年来电动汽车的巨大成功,伴随着锂离子电池令人心疼的缺点,甚至可以说是致命的,电池寿命短、充电慢、低温性能差,最令人担忧的是爆炸问题,我估计至少有一半的人不愿意购买电动汽车。 各国许多研究机构和电池厂商投入大量资金,开始了轰轰烈烈的动力电池炼钢,并开发了各种材料和技术的新型电池,其中一些甚至非常奇怪和诡异。
比如昨天看到阿根廷科学家用牛毛做锂硫电池,前年也有量子电池利用量子叠加和量子纠缠,可以同时给所有电池充电,也可以同时用所有充电器充电,几分钟甚至几秒钟就能充满电。 听起来很神秘,其实很神秘,但是你可以在互联网上找到很多信息,加拿大、韩国和中国的人都在研究它。
不过,澳洲科学家的“水电池”绝对不神秘,他们称之为水金属电池,最大的特点是它用水代替了有机电解质,因此具有安全、不爆炸的优点,解决了锂离子电池最致命的问题。
然后是使用锰和锌等金属材料,这些材料在地球上含量丰富,价格便宜,毒性更小,从而降低了健康和环境风险。 而且,这种电池可以安全拆卸,材料可以重复使用,解决了电池报废后的处置问题。
研究人员还在电极上镀上了金属铋及其氧化物,可以防止枝晶生长,提高电池寿命,防止电池短路等严重故障。 马教授表示,水电池的循环寿命可与市面上商用锂离子电池相媲美。
然而,在能量密度上仍存在一定的差距,目前为75Wh kg,相当于特斯拉使用的锂离子电池的30%,马教授的团队正在开发新的纳米材料电极,以进一步提高能量密度。
他认为,镁离子水电池可能是未来最有前途的电池,因为它们重量轻,势能密度高,可以实现更快的充电时间,更好地适应高功耗设备和应用场景,而且成本低,制造工艺简单,非常适合大规模生产和使用,如电网储能, 以及与太阳能等可再生能源的综合使用。
马教授也看好,水电池可能在未来1-3年内取代铅酸电池,甚至在5-10年内取代锂离子电池。
我觉得我可能过于乐观了,因为目前在研的电池太多了,比如锂离子、锂金属、锂空气、锂硫、锂硅碳等,还有钠离子、钠硫、锌空气、铁空气电池等,还有液态、半固态、固态、凝聚态等,还有氢电池和氢能相互盯梢。
但随着可再生能源装机容量的不断提升,几乎可以肯定,未来电池将取代石油、煤炭、天然气成为整个能源领域的基础,人类也将完全从使用化石燃料转向使用电池储能,所以电池领域的发展其实才刚刚开始, 而锂离子电池已经猜到了故事的开始,但未必能猜到故事的结局。
该研究发表在《先进材料》和《小型结构》杂志上。 标题:
synergy of dendrites-impeded atomic clusters dissociation and side reactions suppressed inert interface protection for ultrastable zn anode
interface polarization effects enhancing mn2o3@tio2@mxene heterostructures for aqueous magnesium ion capacitors: guided charge distribution and transportation via built-in electric fields