墨西哥研究团队发明锌空气电池 有望成为比锂离子电池更坚固、更安全的替代品

盖世汽车讯 据外媒报道，墨西哥奇瓦瓦州先进材料研究中心（Center for Advanced Materials Research in Chihuahua）的一个研究团队研发出一种电池，即使被刺穿并浸入水中也能正常工作——而目前手机和电动汽车中使用的锂离子电池在这种条件下很可能会被点燃。

图片来源：期刊《 ACS Applied Materials and Interfaces 》

这种超耐用的原型电池由先进材料研究中心的Noé Arjona及其同事开发。“我们没有使用锂离子电池，因为这种技术中使用的电解液存在诸多易燃性问题，存在很多安全隐患，”Noé Arjona表示。该团队转而研发了一种金属空气电池，用金属和空气中的氧气代替易燃液体。

“许多金属在电池中使用时都会引发安全隐患。许多活性最高的材料都属于关键材料。因此，我们希望尽可能减少金属的使用量，”Arjona解释道。他们没有在电池内部使用大块金属，而是着手制造一种点缀着单个镍原子的碳片。

科学家们利用萨斯喀彻温大学加拿大光源（Canadian Light Source，CLS）的强光，在分子层面分析了他们的原型。他们证实，该设计仅包含单个镍原子，并且与新型凝胶聚合物电解质和锌结合使用，消除了含有大量金属和易燃电解质的电池所带来的安全风险。相关研究论文发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

该团队通过钉钉子、火焰炙烤和浸入水中等极端条件测试了他们的电池。该原型电池在所有这些极端条件下都能正常工作。除了更安全之外，该电池设计也不会受到极端温度的影响。

“在加拿大，在极寒温度下给电池充电是个大问题，比如电动汽车的电池，”Arjona指出。“我们的技术不存在极低或极高温度带来的这些问题。”

由于研究团队专注于使用镍等金属——这些金属比锂和钴更丰富、更便宜——而改研究成果有望降低电池成本。

Arjona和他的团队也在探索如何让电池更加环保，包括集成可生物降解的组件。电池报废后，这些材料可以用来改良土壤，促进植物生长。在后续研究中，研究人员计划将生物塑料融入电池设计，并用土壤中常见的铁元素代替镍。

尽管团队对新设计的前景感到兴奋，但Arjona表示，这项技术要取代现有电池，还需要进行更多研究。

“如果我们想要制造高度安全的电池，就需要使用单原子催化剂来设计电池，”Arjona表示。“这才是储能的未来。”