導讀：美國的科學家開發(fā)了一種新的水性電池陽極。利用這種陽極、以海水為電解質的工作電池表現出了令人印象深刻的能量密度，并在大電流循環(huán)1000小時后保持穩(wěn)定。該小組已經在討論他們的方法在大規(guī)模制造方面的潛力。

在簡單的鹽水中而不是復雜的有機溶劑中儲能能量的水電池，對儲能專家來說是一個有吸引力的前景。這些以溶劑為基礎的電解質通常具有揮發(fā)性和易燃性，并且在高電壓下容易降解。因此，用海水這樣廉價、豐富、防火的東西來代替它們，似乎是不費吹灰之力。

但這也帶來了一系列問題。迄今為止與其他電池技術相比，水性電池技術一直受制于較低的能量密度，以及穩(wěn)定性問題。采用鹽水電解質的電池往往容易出現樹枝狀生長，雖然不會像標準鋰離子技術那樣有火災風險，但仍會導致性能下降和短路。

美國的科學家們現在宣稱，他們使用一種新的陽極設計克服了其中的許多問題。該小組使用一種鋅錳合金進行了演示，不過它表示這種方法可以推廣到其他金屬合金。使用具有特殊納米結構的合金不僅可以通過控制表面反應熱力學和反應動力學來抑制樹枝狀物的形成，俄勒岡州立大學從事研究的化學工程師Zhenxing Feng說：“它還在苛刻的電化學條件下，在數千次循環(huán)中表現出超高的穩(wěn)定性?！?/p>

利用這些材料，加上陽極表面的3D納米結構，該小組能夠更好地控制反應，避免樹枝狀的形成。為了驗證他們的方法，該小組制造了一個電池，并證明了在80mA／cm？的電流密度下，陽極可以穩(wěn)定、無樹枝狀物循環(huán)1000小時。

Feng說：“盡管這是一個新的發(fā)現，需要更多的測試才能完全理解，但該小組已經開始討論他們方法的商業(yè)潛力。我們的理論和實驗研究證明，3D合金陽極具有前所未有的界面穩(wěn)定性，這是由合金表面的鋅的有利擴散通道實現的。這項合作工作所展示的概念很可能為水性和非水性電池的高性能合金陽極設計帶來范式轉變，為電池行業(yè)帶來革命性的變化?！?/p>

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