锌电池突围有望！全新电解质“助攻”：更高效、便宜、环保

导语：锌电池突围有望！全新电解质“助攻”：更高效、便宜、环保锌电解工艺流程图

财联社4月28日讯（编辑 黄君芝）在当前世界，强大而便宜的电池愈发重要。这些电池可以储存风能或太阳能产生的可持续电力，这样人们就可以在需要的时候使用电量，即使是在天黑或没有风的时候。

其中，为智能手机和电动汽车提供动力的最常见电池是锂离子电池。这些电池相当昂贵，因为全球对锂的需求正在飙升，而且这些电池也非常易燃。要知道，同时让电池便宜、高效、耐用、安全、环保，不是一件容易的事。

不过，现在瑞士科学家已经成功地将所有这些特性集中在了锌金属电池中。水基锌电池是锂电的一个很有前途的替代品。近期，由苏黎世联邦理工学院领导的一项研究为这种锌电池的发展带来了关键进展，使它们更强大，更安全，更环保。

据了解，锌电池有许多优点，例如锌储量丰富，价格便宜，并且有成熟的回收基础设施。此外，锌电池可以储存大量的电力。最重要的是，锌电池并不一定需要使用高度易燃的有机溶剂作为电解液，因为它们也可以用水基电解质代替。

然而与此同时，锌电池的实际应用也面临着不少挑战：当锌电池在高压下充电时，电解液中的水会在其中一个电极上发生反应，形成氢气。当这种情况发生时，电解液减少，电池性能会下降。这种反应会导致电池中积聚过多的压力，这可能是危险的。

此外，另一个问题是，在电池充电过程中会形成尖状的锌沉积物，即所谓的枝晶，它可以刺穿电池，在最坏的情况下甚至会导致短路，使电池无法使用。

多年来，科学家们一直在使用高浓度盐水电解质来解决上述问题，使液体电解质中的水含量尽可能低。但这样做也有缺点：它会使电解质变得粘稠，从而大大减缓充放电过程。此外，许多使用的盐含有氟，使它们有毒并对环境有害。

在上述最新研究中，该团队系统地研究了水基锌离子电池的理想盐浓度。通过计算机模拟支持的实验，研究人员发现，理想的盐浓度并不像之前假设的那样是“越高越好”，而是相对较低的：每个盐的正离子有5到10个水分子。

更重要的是，研究人员没有使用任何对环境有害的盐来进行改进，而是选择了对环境友好的醋酸盐。最新研究成果已于近期发表在了《能源与环境科学》杂志上。

他们说，“在理想的醋酸盐浓度下，我们能够最大限度地减少电解质消耗，防止锌枝晶生长，就像其他科学家以前在高浓度有毒盐下所做的那样。此外，通过我们的方法，电池可以更快地充电和放电。”

目前，研究人员已经在一个相对较小的实验室规模上测试了他们的新电池策略。下一步将是扩大这种方法的规模，看看它是否也可以转化为大型电池。理想的情况是，有一天它们可能被用作电网中的存储单元，或者在单户住宅的地下室中，允许白天产生的太阳能在晚上使用。

尽管在锌电池投入市场之前，还有一些挑战需要克服，但研究人员表示，“我们发现，通过调整电解质成分，锌阳极的高效充电是可以实现的。然而，展望未来，阴极材料的性能也必须得到优化，以实现耐用和高效的锌电池。”