De ideale vervanging voor lithium-ion-batterijen? Kunnen op water gebaseerde-zinkbatterijen dit?
Na vorig jaar een op water gebaseerde-lithiumbatterij te hebben ontwikkeld, heeft de University of Maryland een op water-gebaseerde zinkbatterij ontwikkeld. Kan het deze keer gecommercialiseerd worden?
Amerikaanse onderzoekers hebben een oplaadbare, op water-gebaseerde zinkbatterij ontwikkeld die niet alleen een hoge capaciteit en een lange levensduur heeft, maar ook veiliger is en naar verwachting een ideale vervanging zal zijn voor de veelgebruikte lithium-ionbatterijen .
Voor batterijen zijn klein formaat, grote capaciteit, lange levensduur, hoge veiligheid en lage fabricagekosten ideale kwaliteitseisen, maar batterijen die deze kenmerken integreren zijn nog steeds moeilijk te vinden. Neem als voorbeeld lithiumbatterijen die veel worden gebruikt in consumentenelektronica. Hoewel ze opmerkelijk zijn in termen van capaciteit, volume en levensduur, is hun explosiegevaar door veel mensen bekritiseerd.
Deze keer combineerde een onderzoeksteam bestaande uit onderzoekers van de Universiteit van Maryland, het Army Research Laboratory en het National Institute of Standards and Technology traditionele zinkbatterijtechnologie met waterbatterijtechnologie om een grotere capaciteit en veiligere batterij te ontwikkelen. oplaadbare batterij. Ze gebruikten een nieuw type waterige elektrolyt ter vervanging van de ontvlambare organische elektrolyt die wordt gebruikt in traditionele lithium-ion-batterijen, wat de veiligheid van de batterij aanzienlijk verbeterde; en door metaalzink en zout aan de elektrolyt toe te voegen, werd de energiedichtheid van de batterij effectief verbeterd.
De onderzoekers merkten op dat zinkbatterijen veilig en relatief goedkoop te produceren zijn, maar niet perfect zijn vanwege hun lage energiedichtheid en korte levensduur. De nieuwe op water-gebaseerde zinkbatterij overwint deze tekortkomingen van de traditionele zinkbatterij, die niet alleen de energiedichtheid van de batterij aanzienlijk verbetert, maar ook de levensduur van de batterij verlengt. Vergeleken met lithiumbatterijen zijn op water-gebaseerde zinkbatterijen niet alleen vergelijkbaar wat betreft energiedichtheid, maar zijn ze ook veel veiliger, zonder risico op explosie of brand.
De onderzoekers hebben vertrouwen in de commercialiseringsvooruitzichten van de nieuwe op water gebaseerde-zinkbatterij. Ze zeiden dat het nieuwe type batterij uiteindelijk niet alleen zal worden gebruikt in consumentenelektronica en een sterke concurrent van lithiumbatterijen zal worden, maar ook zal worden gebruikt in extreme omgevingen zoals de ruimte en diepzee, en het zal nuttig zijn in de ruimtevaart, diep{ {1}}zee-exploratie en andere gebieden.
De relevante onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het nieuwste nummer van het tijdschrift Nature Materials.
Sterker nog, al in september vorig jaar ontwikkelden onderzoekers van het US Army Research Laboratory (ARL) en de University of Maryland voor het eerst lithium{{0}}ionbatterijen met behulp van een water-zout oplossing als een elektrolyt dat het vereiste niveau van huiselektronica zoals laptops zou kunnen bereiken. 4,0 volt zonder het brand- en explosiegevaar dat sommige in de handel verkrijgbare niet-waterige lithium-ionbatterijen doen.
Volgens Dr. Kang Xu, een ARL-onderzoeker gespecialiseerd in elektrochemie en materiaalkunde en hoofdauteur van de studie, zal deze technologie soldaten voorzien van een volledig veilige en flexibele lithium-ionbatterij met dezelfde energie als SOA-lithium{ {1}}ion-batterijdichtheid. Zelfs bij zwaar mechanisch misbruik blijft de batterij vrij van brand- en explosiegevaar.
Opmerkingen: het op water-gebaseerde systeem heeft een aanzienlijk effect op het verbeteren van de batterijveiligheid. Van vaste-state-batterijen tot grafeenbatterijen tot op water gebaseerde-zinkbatterijen, er komen altijd nieuwe batterijconcepten op, maar tot nu toe in praktische toepassingen, is er geen enkele soort batterij die echt een doorbraak kan maken en industrialisatie realiseren. Aan nieuwe batterijtechnologie kan aandacht worden besteed, maar deze zogenaamde -nieuwe technologieën zijn meer een hype-concept, en de industrie zou meer aandacht moeten besteden aan de vraag of de nieuwe technologie de voorwaarden biedt voor industrialisatie in de nabije toekomst.
