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一次性电池有望实现可充电!港科大研究团队设计出了新电极

 电池前沿

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无线鼠标、遥控器、玩具等日常生活中的小家电大多离不开电池,其中一次性使用的碱性电池是市场的主流产品,也对环境造成危害。香港科技大学(下称港科大)研究团队近期设计出新电极,有望将非充电的碱性锌电池变成可充电产品,在提升电池安全性的同时可降低充电电池成本。

由港科大机械及航空航天工程学系及化学系陈擎教授率领的研究团队把新电极设计用于碱性“锌空气钮扣电池”测试时,成功将这类常用于助听器的电池变成寿命逾80小时的可充电电池。这项研究近日于国际顶级科学杂志《自然-通讯》(Nature Communications)发表。

与其他种类的一次性电池相比,碱性锌电池生产成本低、安全,而且能量密度高,常用于手电筒和遥控器等家居用品。但是,锌电池一直以来难以实现“充电”,是因为当锌电池放电,即进行电化学反应时,锌电极内的锌颗粒会被一层厚而不均匀的绝缘锌氧化物包围,因而丧失其金属表面和传导电子的特性,也就无法让电极再次充电。

港科大研发了纳米多孔锌金属电极的新设计,能稳定锌和锌氧化物之间的电化学转变过程,从而保护锌可导电的“金属结构”。具体而言,该电极可以把锌变成仅宽数百纳米的弯曲细丝,交织成满布无数小孔的独立固体。电池放电时,一层薄薄的锌氧化物在锌丝上成核,保存了金属网络,让锌电极可在充电时回到初始结构。

此外,该电极成功提高了锌电池的耐受性。在碱性“镍锌电池”测试时,在接近锂离子充电池能量密度的条件下,该电极成功将这类充电池的50至80次一般充放电周期,倍增至超过200次。

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