鋰離子電池勁敵現身？更便宜的鋅空電池可充電了

LinH-C · 2017-8-23 02:21

本文最後由 LinH-C 於 2017-8-23 02:23 編輯

https://technews.tw/2017/08/22/zinc-air-batteries-electric-car/
鋅空氣電池成本昂貴且難以充電，過去一直無法大量應用於手機、筆記型電腦等消費性電子產品上，但最近，來自澳洲雪梨大學和新加坡南洋理工大學的研究人員聲稱，他們已經找到了新的突破方法，可以使用更低成本的電催化劑來幫助鋅空氣電池達到可充電目標。若能使用該方法量產電池，將有機會和鋰離子電池一較高下。
鋅是一種非常便宜和藏量豐富的金屬，號稱會呼吸的鋅空氣電池其陽極（負極）採用鋅合金，陰極（正極）材料則來自空氣中的大量氧氣，由於毒性低對環境的影響危害小，且重量輕巧、安全性穩定、可以儲存比鋰離子電池還要多 5 倍的能量，若發展起來，會是電池界裡炙手可熱的明日之星。
鋅空氣電池最早於 19 世紀初期被發現，到了 1997 年，斯洛維尼亞籍發明家 Miro Zoric 開發出首款可重複充電的鋅空氣電池並應用於中小型公車。但目前鋅空氣電池只常見使用於少數電子設備，如：助聽器、電子手錶、鐵路訊號裝置等，這是因為鋅空氣電池受限於再充電成本高昂，且易與氧自發反應產生自我放電的缺點。
維基記載，鋅空電池保存的關鍵在於封條，除非電池立刻使用，否則不能取下電池陰極的封條。根據模擬試驗表明，鋅空氣電池在室溫條件下，存放 1 年後電量下降到 95%，存放 2 年後電量下降到 90%，存放 4 年後電量仍有 85%，但只要撕下封條，電池就會觸發並開始工作，在室溫環境下且不接負載時，根據不同的電池大小規格，3~12 週後電池電量就會下降 50%，超過 20 週電量下降到 0~10%。
而目前市面上宣稱可以充電的鋅空氣電池，其在充放電過程中需使用昂貴的金屬催化劑如「鉑」、「氧化銥」來促進氧的還原和產生。為了克服這個問題，研究人員現在已經找出新技術來製造雙功能氧電催化劑（bifunctional oxygen electrocatalyst），該研究發表在國際學術雜誌《先進材料》（Advanced Materials）上。
這項新技術是掌握鐵、鈷，鎳金屬氧化物的組成、尺寸和結晶度來產生電催化劑。研究主要作者、澳洲雪梨大學 Yuan Chen 教授說，用新催化劑開發出來的鋅空氣電池具有優異的可充電性能，研究人員發現在 120 次小時內進行了 60 次循環放電／充電後，電池功率僅損失不到 10%。
鋅空氣電池的原料成本遠比鋰離子電池還要低，若科學家真的克服了充放電難關，則可充電的鋅空氣電池未來市場潛力無窮，或許可成為兼顧環保的能源科技產業，並為電動車動力來源貢獻一己之力。
（首圖來源：雪梨大學）