鋅電池華麗“變臉” 價(jià)格不到鋰電池的一半

    鋅是生活中常見的四種金屬之一，地位僅次于鐵、鋁和銅。在現(xiàn)代工業(yè)中，鋅對(duì)于電池制造有不可磨滅的貢獻(xiàn)，是一種相當(dāng)重要的金屬。我們?nèi)粘Ｉ�活中的大部分一次性電池都使用了廉價(jià)的鋅，如鋅錳電池——如果反復(fù)充電，會(huì)造成腐蝕性破壞。由于這種特性，鋅制電池一直被業(yè)界認(rèn)為難以用于制作蓄電池。然而，據(jù)國際學(xué)術(shù)刊物《自然通訊》前幾日?qǐng)?bào)道，美國斯坦福大學(xué)和豐田中央研究所已經(jīng)共同開發(fā)出了一種用鋅制作蓄電池的新技術(shù)。

    使鋅在充電時(shí)產(chǎn)生的針狀物質(zhì)朝著不破壞電池的方向延展。令人稱奇的是，該技術(shù)研發(fā)而成的新型鋅電池采用的原料和廉價(jià)的一次性電池相同。眾所周知，大部分一次性電池的負(fù)極都使用了廉價(jià)常見的鋅作為材料。反復(fù)充電后，鋅會(huì)在電池負(fù)極的表面形成一種針狀物質(zhì)。這種針狀物會(huì)破壞電池結(jié)構(gòu)，因此蓄電池基本不會(huì)采用鋅作為原材料。

    那么此次日美聯(lián)合開發(fā)出的新型鋅電池是怎么做到完美蓄電的呢？

    原來，東相吾等人反復(fù)鉆研，經(jīng)過使用鋅箔和銅箔的電極比較實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)在電氣化學(xué)的電鍍-剝離循環(huán)中，鋅鍍電池產(chǎn)生鍍鋅枝晶是蓄電失敗的重要原因。而只需找到控制電池溶液中離子的轉(zhuǎn)移方法，就能實(shí)現(xiàn)鋅電池的反復(fù)使用。

    在這種啟發(fā)之下，研究人員優(yōu)化了傳統(tǒng)金屬箔電池的內(nèi)部，采用內(nèi)置絕緣層的方法，影響電離子的運(yùn)動(dòng)通道。使鋅在充電時(shí)依然產(chǎn)生針狀枝晶，但卻朝著不破壞電池結(jié)果的方向延展。譬如，在傳統(tǒng)一次性電池中，枝晶是橫向平直生長，但在新型鋅電池中，枝晶卻是彎曲延展。

    價(jià)格不到鋰電池的一半

    新型鋅電池的研發(fā)的確增加了蓄電池的種類，但現(xiàn)代社會(huì)中，鋰電池已成為了主流，我們還有必要生產(chǎn)鋅電池嗎？

    的確，含鋰金屬電池早在1912年就被提出研究，等到1992年索尼成功開發(fā)出鋰離子電池時(shí)，作為屬性活潑的金屬，鋰得到了普遍實(shí)用化。除了用在救命的心臟起搏器中，還用來研制鋰錳電池。后者的推廣使得移動(dòng)電話、個(gè)人電腦、計(jì)算器、數(shù)碼相機(jī)、甚至手表等便攜電子設(shè)備的重量和體積大大減小。
但其實(shí)，鋅制成的電池相比之下優(yōu)點(diǎn)更多，不僅使用方便，而且由于鋅的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，沒有易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)和儲(chǔ)存的費(fèi)用均低。

    研究證明，這種新型的鋅蓄電池和目前通用的鋰電池相比，性能相當(dāng)，但它的價(jià)格不到鋰電池的一半。此外，生產(chǎn)流程上可以直接利用現(xiàn)有設(shè)備，成本投資便于控制。

    新型鋅電池可以拓展電力儲(chǔ)存的應(yīng)用范圍

    今年市場上，以電動(dòng)車為代表的環(huán)保車的需求量正處于不斷攀升中，該趨勢也推動(dòng)了作為基礎(chǔ)配置的鋰電池材料的發(fā)展。全球市場正以每年20%的速度迅速擴(kuò)大。

    在這種形勢下，新型蓄電池的開發(fā)會(huì)給相關(guān)行業(yè)帶來怎樣的影響呢？

    說到這個(gè)問題，不得不提一下日本曾一度出現(xiàn)的鋰電池增產(chǎn)熱潮。在那段時(shí)間，日本工業(yè)雖然在鋰電池的容量、壽命、充電時(shí)間和性能等多方面都取得了技術(shù)性突破，但在價(jià)格戰(zhàn)中，卻被韓國企業(yè)搶走了風(fēng)頭。

    例如，在去年，跨國公司松下在中國的電池工廠因經(jīng)營惡化而被迫關(guān)閉，特斯拉的電池訂單也被韓國LG公司分掉了一杯羹。目前三星公司在全球電動(dòng)汽車的電池市場比重已達(dá)到27%，市場占有率第一。

    此時(shí)，新型鋅電池的出現(xiàn)無疑是強(qiáng)心劑，不僅使得日本有望將再度占據(jù)蓄電池技術(shù)優(yōu)勢，還使得電池生產(chǎn)成本大幅降低。自然，電池廠商的競價(jià)空間也會(huì)相應(yīng)增高，各大車企更能加速推動(dòng)電動(dòng)車的普及。

    除此之外，新型鋅電池可以拓展電力儲(chǔ)存的應(yīng)用范圍，彌補(bǔ)太陽能、風(fēng)力發(fā)電受天氣影響的弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的相對(duì)穩(wěn)定電力供應(yīng)。另一方面，也對(duì)成熟度較高的鋰電池技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，催促其進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)然，目前主流趨勢依然存在，新型鋅電池的開發(fā)需要時(shí)間積累，兩種電池的共存現(xiàn)狀在較長一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。<