科学家发现盐可以使电池的使用寿命延长 10 倍
阿卜杜拉国王科技大学（KAUST; 沙特阿拉伯）发现了一个关键的分子原因，使水可充电电池无法成为可持续储能的更安全、更经济的选择。 他们的研究结果发表在科学进展，揭示了水如何影响电池寿命和性能，以及添加负担得起的盐（如硫酸锌）如何缓解这个问题，甚至将电池寿命延长十倍以上。 电池寿命的关键决定因素之一（无论是水性电池还是其他电池）是阳极。 阳极的化学反应产生并存储电池的能量。 然而，寄生化学反应会降解阳极，从而影响电池寿命。 这项新研究显示了游离水如何促进这些寄生反应，以及硫酸锌如何减少电池中游离水的量。 “我们的研究结果强调了水结构在电池化学中的重要性，即以前被忽视的关键参数，“KAUST 教授兼 KAUST 可再生能源和存储技术卓越中心 （CREST） 主席 Husam Alshareef 说，他是领导这项研究的首席研究员。 游离水描述了与其他分子不牢固键合的水分子。 这种状态允许游离水与比其他状态更多的分子结合，从而引发消耗能量并损害阳极的不良反应。 硫酸盐是发现可以稳定自由水的键，充当 KAUST 团队所描述的“水胶”，以改变水分子的动力学，从而减少寄生反应的数量。 虽然 KAUST 研究人员的大部分实验都是在使用硫酸锌的电池上进行的，但早期研究表明，硫酸盐对其他金属阳极具有相同的效果，这表明在电池设计中加入硫酸盐可能是延长所有水电池的使用寿命。 “硫酸盐价格便宜、广泛可用且化学稳定，使我们的解决方案在科学和经济上都可行，”进行大部分实验的 KAUST 研究科学家 Yunpei Zhu 说。 水系电池作为大规模储能的可持续解决方案正在受到全球的广泛关注，预计到 2030 年市场规模将超过 100 亿美元。 与经常用于电动的锂电池不同车辆、水电池为将太阳能等可再生能源并入电网提供了更安全、更可持续的选择。 KAUST 教授 Omar Mohammed、Omar Bakr、Xixiang Zhang 和 Mani Sarathy 也为这项研究做出了贡献。