世界之大，真是无奇不有啊！今天看到两篇论文，澳大利亚皇家墨尔本理工大学马天一教授领导的团队，竟然发明了用水做的神奇电池，并且不起火不燃爆，循环寿命相当于商用锂离子电池，他们认为可以在1-3年内取代铅酸电池，5-10年内取代锂离子电池。
近年来电动汽车的巨大成功，伴随的却是锂离子电池令人苦恼的短板，甚至可以说是致命的，续航短、充电慢、低温性能差，最令人担心的则是燃爆问题，我估计至少让一大半人打消了买电动汽车的念头。各国众多究机构和电池厂家都投入大量资金，开始了轰轰烈烈的动力电池大炼钢，开发出各种材料和技术的新电池，一些甚至非常奇葩和怪异。
比如我昨天就看到阿根廷科学家用牛毛做锂硫电池，去前年还有利用量子叠加、量子纠缠的量子电池，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可以充满电。听起来很玄，事实上也很玄，但你可以在网上搜到很多资料，加拿大、韩国、中国都有人在研究。
但澳大利亚科学家的“水电池”绝对不玄，他们称之为水金属电池，最大的特点就是用水代替了有机电解质，所以具有安全不起火、不燃爆的优点，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，在地球上含量丰富而又价格便宜，毒性更低，减少了健康和环境风险。而且这种电池可以安全拆卸，材料可以回收重复使用，解决了电池报废后的处理问题。
研究人员还将铋金属及其氧化物镀在电极上，可以防止枝晶的生长，提升电池寿命，并防止电池短路和其他严重故障。马教授称，水电池的循环寿命，已经和市场上的商用锂离子电池相当了。
不过在能量密度上，水电池还有一定差距，目前是75Wh/kg，相当于特斯拉所用锂离子电池的30%，马教授的团队正在开发新型纳米材料电极，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希望的电池，它重量轻、势能密度高，可以实现更快的充电时间，更好地适应高耗电设备及应用场景，并且成本低廉，制造工艺简单，非常适合大规模生产和使用，比如电网储能，以及与太阳能等再生能源集成使用。
马教授还乐观地认为，水电池未来1-3年可能会取代铅酸电池，5-10年甚至可能取代锂离子电池。
我感觉可能太乐观了一些，因为目前正在开发的电池实在太多了，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、铁空气电池等等，以及液态、半固态、固态、凝聚态等等，旁边还有氢电池、氢能源虎视眈眈，未来究竟什么电池能够脱颖而出，可能还没有任何人敢打包票。
但随着可再生能源装机容量的不断攀升，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，人类也将从使用化石燃料储存的能量，彻底转为使用电池储存的能量，所以电池领域的发展其实才刚刚起步，锂离子电池猜到了故事的开头，但可能猜不到故事的结局。
这项研究发表在《先进材料》和《Small Structures》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
热门跟贴