科學(xué)家們致力于開(kāi)發(fā)比現有鋰離子電池更安全、能量密度更高或更便宜的新型電池。水基電池很有前途，但能量密度低。得克薩斯A&M大學(xué)的研究人員認為他們找到了將存儲容量提高1000倍的解決方案。

人們有時(shí)會(huì )感到惱火，因為電池的所有優(yōu)點(diǎn)都只發(fā)生在實(shí)驗室或計算機模擬中。目前的鋰離子電池似乎沒(méi)有太大進(jìn)展，這讓許多人對純電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)持懷疑態(tài)度。人們往往會(huì )忘記，為今天的一切提供動(dòng)力的鋰離子電池不久前還在實(shí)驗室里。最早對鋰離子電池的研究可以追溯到60年代，但第一批商用電池直到90年代才出現。這是30年艱苦的實(shí)驗室研究，然而，我們在這里，用鋰離子電池為一切提供動(dòng)力。

這就是為什么了解科學(xué)家們今天正在研究的東西是令人著(zhù)迷的。在某些情況下，他們研究了他們的新技術(shù)許久。這意味著(zhù)很可能很快就會(huì )在商業(yè)產(chǎn)品中看到他們的作品。在其他情況下，努力還處于早期階段，需要很長(cháng)時(shí)間，可能需要30多年才能在生產(chǎn)中取得突破。水基電池屬于后一類(lèi)，但同樣引人入勝。

德克薩斯A&M大學(xué)的研究人員認為，對它們的研究還不夠，并且正在不懈地努力以改善它們的特性。由化學(xué)工程教授JodieLutkenhaus博士和化學(xué)助理教授DanielTabor博士領(lǐng)導的科學(xué)家們旨在研究有朝一日可以取代鋰離子電池的無(wú)金屬水基電池。

這些電池當原材料變得稀缺或昂貴時(shí)，它可能是一種替代品。他們還可以擁有更穩定的供應鏈，因為他們不使用稀有材料。由于水基化學(xué)，與鋰離子電池相比的另一大優(yōu)勢是它們提高了安全性。這些都是理論上的優(yōu)勢，因為科學(xué)家們仍在努力為他們的元素尋找合適的化學(xué)成分。

得克薩斯A&M大學(xué)研究的水基電池由一個(gè)陰極和一個(gè)由可以?xún)Υ婺芰康木酆衔镏瞥傻年?yáng)極組成。電解質(zhì)是混合了有機鹽的水，對離子傳導和電池的儲能能力至關(guān)重要。這就是為什么找到合適的材料很重要，因為研究人員發(fā)現不同的成分可能會(huì )產(chǎn)生截然不同的結果。

“如果電極在循環(huán)過(guò)程中膨脹太多，那么它就不能很好地傳導電子，并且你會(huì )失去所有的性能，”Lutkenhaus說(shuō)。“我相信儲能容量存在1,000%的差異，這取決于由于膨脹效應而選擇的電解質(zhì)。”

發(fā)表在《自然材料》雜志上的文章表明，由于聚合物的高放電電壓和快速氧化還原動(dòng)力學(xué)，具有氧化還原活性的非共軛自由基聚合物(電極)是無(wú)金屬水系電池的有前途的候選者。盡管如此，由于工藝復雜性增加，反應仍難以預測。研究人員正在使用實(shí)驗和計算模擬來(lái)加快他們的工作。如果成功，他們的工作將為無(wú)鋰電池鋪平道路。

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