研制出更安全、快速充电的水电池

锂离子电池对现代生活至关重要，从为我们的笔记本电脑和手机供电到那些新的节日玩具。但这也存在安全风险——电池可能会着火。锌基水电池采用水基电解质代替传统的化学溶剂，避免了火灾隐患。然而，不受控制的枝晶生长限制了它们提供实际应用所需的高性能和长寿命的能力。

休斯顿大学的研究人员发现，一种新的3D锌锰纳米合金阳极克服了这些限制，以海水为电解质，制成了一种稳定、高性能、无枝晶的水电池。

休斯顿大学电气与计算机工程助理教授单晓楠说，这一发现为能源存储和其他应用，包括电动汽车，提供了希望。

“它提供了一种低成本、高能量密度、稳定的电池，”他说。“它应该用于可靠的可充电电池。”

山和呃博士生冯光霞也开发了原位光学可视化技术，使他们能够直接实时观察阳极上的反应动态。单霁翔说:“这个平台为我们提供了直接成像电极反应动态的能力。”“这一重要信息为反应动力学提供了直接证据和可视化，并帮助我们理解以前不容易获得的现象。”

测试表明，在高电流密度(80 mA/cm)下，新型三维锌锰纳米合金阳极在1000小时的充放电循环中保持稳定，没有退化²）.

阳极是释放电池电流的电极，而电解质是离子电荷在阴极和阳极之间流动的介质。使用海水作为电解质，而不是高度纯净水，为降低电池成本提供了另一种途径。

水电池中使用的传统负极材料容易产生枝晶，这种微小的生长会导致电池失去电量。Shan和他的同事们提出并证明了一种策略，通过用锌合金控制表面反应热力学和用三维结构控制反应动力学，有效地减少和抑制水体系中枝晶的形成。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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