突破性水基電池問世!2000次迴圈穩定放電
科技
04-15
美國跨領域研究團隊在《自然奈米科技》期刊發表革命性水基電池技術,成功突破傳統水性電池的效能瓶頸。這項由化學工程、生物分子工程、物理學及電池專家共同研發的創新設計,不僅具備2000次充放電迴圈的驚人穩定性,更被視為連線水性電池與非水性鋰電池的重要橋樑。
相較於傳統鋰電池,水性電池最顯著的優勢在於安全性。由於不會發生自燃現象,大幅降低火災風險。過去水性電池未能普及的關鍵在於電解液還原電位限制,導致能量密度不足,且現行電解液常面臨介面水分子穿梭與高阻抗等技術難題。
研究團隊透過創新的鋰離子載體技術,成功改善雙相電解質的離子傳輸效率與穩定性。他們採用12-冠醚-4(12C4)和四甘醇二甲醚(G4)組成的鋰離子載體奈米簇,開發出獨特的水性/有機雙層電解質系統。這項突破不僅有效降低電阻,更實現非水性與水性相態的完美融合。
這項技術徹底解決傳統水性電池電解質的介面難題,達成2.7Ω cm−2的低阻抗表現,同時展現2000次迴圈的高耐久性。測試結果顯示,電池在0.0-4.9V工作電壓範圍內,都能維持穩定的放電效能,創造出更環保、更安全的能源儲存方案。
研究團隊特別指出,這種電池不僅回收處理更簡便,其超長使用壽命更為新興應用領域開啟大門。雖然距離商業化量產還需更多研究,但這項突破性進展無疑為下一代儲能技術指明發展方向。
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