突破性发展为锂离子电池提供了更安全的替代品

NRL的高级电化学材料部门的JosephParker，JeffreyLong和DebraRolison致力于创建整个更安全的水基锌电池系列。他们证明了镍锌(Ni-Zn)电池的突破，其中三维(3-D)Zn“海绵”替代了传统上使用的粉末状锌阳极。使用3-DZn，该电池可提供与锂离子电池媲美的能量含量和可充电性，同时避免了继续困扰锂的安全问题。

他们的研究发表在2017年4月28日的《科学》(Science)杂志上，这是美国科学促进协会的首发期刊。这篇研究文章的其他贡献者包括前NRL研究人员克里斯托弗·切尔文(ChristopherChervin)，国家研究委员会博士后研究员伊琳娜·帕拉(IrinaPala)，以及行业合作伙伴MeinradMachler和EnZinc，Inc.的首席执行官迈克尔·伯兹(MichaelBurz)。

该项目的高级科学家兼首席研究员罗利森博士说：“我们在NRL的团队率先采用了架构方法来重新设计下一代储能电极。”“3D海绵形状因数使我们能够重新想象21世纪著名的电池材料锌。”

锌基电池是一次性使用的全球首选电池，但由于其倾向于在电池内部生长导电晶须(枝晶)，而这种晶须可能会长得足以引起短路，因此在实践中不被视为可充电电池。

该论文的主要作者帕克说：“实现可充电锌基电池的关键在于控制循环过程中锌的行为。”“电流在海绵内更均匀地分布，因此在物理上很难形成树枝状晶体。”

NRL团队以三种方式展示了Ni-3-DZn的性能：延长一次性电池的寿命;提高电池寿命。在能量含量上可与锂离子电池竞争的电池循环100次以上;并在短占空比下以间歇性脉冲串将电池循环超过50,000次，这与某些混合动力汽车中的电池使用方式类似。

凭借可充电的优势，3-DZn海绵已准备好在民用和领域的整个Zn基碱性电池系列中部署。龙博士说：“我们现在可以提供一种与能源有关的替代方案，从直接替换锂离子到便携式和可穿戴式电源以及有人驾驶和无人驾驶电动汽车的新机遇，”他同时说道，“同时减少了安全隐患，减轻了运输负担限制，并使用富含地球的材料。”

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