研究人员研发出无金属的水基电池 可有效降低电池易燃性

电池在现代生活中发挥着重要的作用，可为笔记本电脑、电话、机器人吸尘器、助听器、起搏器，甚至是电动汽车等供电。但同时，它还存在着安全风险，并对环境造成影响。得克萨斯A&M大学（Texas A&M University）对一种特殊电池——无金属水基电池的成分进行了研究。该电池可降低标准电池的易燃性，并减少使用电池生产过程中的金属种类。

（图片来源：期刊Cell Reports Physical Science）

目前大多数电池均为包含锂和钴的锂离子电池，而锂和钴作为全球战略性资源，仅存在于某些国家，但对全球经济和美国电池制造业都非常重要。

德克萨斯A&M大学Artie McFerrin化学工程系教授兼艾仕得涂料系统（Axalta Coating Systems）主席Jodie Lutkenhaus博士表示：“这项工作为设计无金属水性电池带来可能。通过不含金属，我们可以满足全球对电池中战略金属的紧迫需求，而通过使用水性材料，我们可以用水代替易燃的挥发性电解质。”

通过使用较敏感的测量技术，即具有耗散监测功能的电化学石英晶体微天平，研究人员能够确定电极充放电时电子、离子和水是如何在电极中转移的。

Lutkenhaus表示：“通过了解这些信息，我们证明，增强的电极与水的相互作用可以改善储能性能。”虽然该电池的能量存储容量低于传统的锂离子电池，但也为将来更加可持续和不易挥发的电池铺平了道路。目前这项研究尚处于初期阶段，并具有很多实际的应用机会，其中包括作为医疗设备的可植入电池。

Lutkenhaus称：“通过使用完全不同的材料，例如我们使用的聚合物，可以完全去除锂离子电池中的金属。在这项工作中，我最喜欢的是能够深刻描绘出与该氧化还原聚合物的分子转运过程。而也是在近几年中，我们才能够在时间和规模上实现这一目标。”Lutkenhaus表示未来他们将需要找到更多与设计兼容的聚合物。她还表示：“一旦找到，我们就可生产出一种可实际应用的高性能全电芯。”