可充电锂离子电池对于许多现代设备至关重要，从电动汽车到可穿戴科技。然而，最新研究表明，基于锌的电池可能提供更可持续和经济实惠的替代方案。
可充电锂离子电池为从电动汽车到可穿戴设备的所有事物提供动力。但来自凯斯西 Reserve 大学的新研究表明，更可持续和具有成本效益的替代方案可能在基于锌的电池中。
最近发表在Angewandte Chemie上的研究显示，开发高性能低成本锌硫电池取得了显著进展。
“这项研究是创建更安全、更环保的能源存储解决方案的重要里程碑，”凯斯学校工程学院的首席研究员、助理教授Chase Cao解释道。“水性锌硫电池有潜力为各种应用提供动力，从可再生能源系统到便携式电子产品，同时具有较小的环境影响和使用更易获得的材料。”
尽管锂离子电池很常见，但它们通常成本高，依赖稀有材料，并且制造过程复杂。另一方面，锌硫电池使用更丰富、更经济的材料，并且环境和安全问题较少。
尽管有这些优势，但锌阳极的腐蚀、低导电性和树枝晶的形成等障碍以前限制了其商业使用。
Cao的团队通过添加两种重要物质来应对这些挑战：丙二醇甲醚和碘化锌。这种方法带来了几个重要的改进：能量容量提高20%，导电性和稳定性更好，树枝晶生长减少。
如果树枝晶连接电池的正负极，它可能会短路并可能引发火灾，这是与锂离子电池相关的重大风险。
“这些添加剂不仅提高了电池的效率，还通过减少树枝晶的形成缓解了长期存在的安全问题，”上海东华大学的教授、共同资深作者Guiyin Xu表示。“其结果是一个紧凑、更密集的电池，可以多次充电而几乎没有退化。”
这一突破的意义超越了成本和安全性。锌硫电池相比锂离子电池具有更高的能量密度，允许产品更小且更持久。这一进展将大大有利于可再生能源存储和需要可靠性与效率的设备。
Cao改善电池技术的主要动机是支持需要高容量和持久电池的创新软体机器人和先进传感系统。例如，他目前正在研究生物启发的游泳机器人，这些机器人依赖强大、轻便的电池以完成长时间的任务而不出现故障——机器人在运行期间不能耗尽电力。作为CWRU软机器与电子实验室的负责人，Cao还在探索新的应用，涉及太空探索、农业以及减轻太空垃圾的危害。
这项研究涉及与来自上海复旦大学和香港科技大学的专家合作。
