手機電池續(xù)航、安全一直是困擾業(yè)界的難題,去年手機爆炸事件也讓人們意識到鋰離子電池只是一種妥協(xié)方案,并不是未來智能手機的理想供電材料。許多項目試圖解決這些問題,但由于科學研究的長期性和昂貴成本,一直未找到更好的鋰電池替換方案。
日前,美國哈佛大學材料和能源科技教授邁克爾-阿茲(Michael Aziz)以及化學和材料科學教授羅伊-戈登(Roy Gordon)所領導的團隊,已經(jīng)成功研發(fā)出一種新型“流動電池”,這種電池是基于一種中性PH水溶液中的有機分子進行發(fā)電。他們認為,這種新型電池結構不僅可用于智能手機領域,還可被用于包括可再生能源在內(nèi)的新型能源應用領域。這一電池原理相較現(xiàn)有電池產(chǎn)品安全許多,且預計使用壽命達到10年左右。
現(xiàn)有液流電池的蓄電系統(tǒng)一般包含正負極2個儲液罐,內(nèi)裝2種不同電解液,其間連接部分是發(fā)電區(qū),用一個隔膜隔開。兩種電解液間隔著薄膜產(chǎn)生離子交換來實現(xiàn)電能的儲存與釋放。但現(xiàn)有的液流電池在多次充放電循環(huán)后存儲能力會下降,需要定期維護電解液。所以降低成本對電力存儲來說至關重要。
而新型液流電池中的隔膜兩側實際上都只是鹽水,因此它的材質可采用廉價的碳氫化合物,其竅門是通過改造電解質、二茂鐵和紫羅堿中的分子結構,讓其更穩(wěn)定,具有水溶性,并且抗退化。當這些物質在中性的水中溶解時,合成溶液經(jīng)過1000次充電才會損失1%的容量。
阿茲表示:“普通的鋰離子電池可能根本達不到1000次的充放電壽命,但這種基于中性pH水溶液中的有機分子電池卻完全可以勝任。從而大大降低電池使用成本?!?BR>
就目前智能手機、筆記本電腦普遍使用的鋰離子電池而言,這類電池除續(xù)航時間有限、安全性較低外,還面臨著嚴重的容量退化過快問題。比如,在經(jīng)過上千次的充、放電后,鋰離子電池的能源存儲容量會逐漸減少,這也大大限制了設備的續(xù)航時間。如果使用新型電池設計方案,電池壽命可以長達40年左右。
不過,此新型電池目前還在研發(fā)階段,具體何時能夠投入商用尚不明確。