水电池有望5年内取代锂离子电池

由皇家墨尔本理工大学（RMIT University）领导的一支由研究人员和行业合作者组成的全球团队开发出了不会起火或爆炸的可回收"水电池"。锂离子储能因其技术成熟而在市场上占据主导地位，但由于其内部易挥发材料的安全问题，它在大规模电网储能方面的适用性受到限制。

首席研究员、特聘教授马天一说，他们的电池处于水性储能设备这一新兴领域的最前沿，取得的突破大大提高了该技术的性能和寿命。

皇家墨尔本理工大学理学院的 Ma 说："我们设计和制造的是水金属离子电池，也可以称之为水电池。"

该团队用水来替代有机电解质，使电流在正负极之间流动，这意味着他们的电池不会像锂离子电池那样起火或爆炸。

Ma 表示："我们的电池可以安全地拆卸，其材料可以重复使用或回收，从而解决了全球消费者、工业界和政府在使用现有储能技术时所面临的报废处理难题。我们使用的镁和锌等材料在自然界中含量丰富、价格低廉，而且与其他种类电池中使用的替代品相比毒性较低，这有助于降低制造成本，减少对人类健康和环境的风险。"

水电池制造工艺的简易性有助于实现大规模生产。

能量储存和生命周期潜力如何？

该团队制作了一系列小规模试验电池，用于多项同行评审研究，以应对各种技术挑战，包括提高储能能力和寿命。

在发表于《先进材料》（Advanced Materials）的最新研究成果中，他们战胜了一个重大挑战--枝晶，一种破坏性树枝状突起的生长，这种尖刺状金属突起可能导致短路和其他严重故障。

研究小组在受影响的电池部件上涂上了一种名为铋的金属及其氧化物（又称铁锈），作为防止枝晶形成的保护层。

结果呢？

"现在，我们的电池寿命大大延长，可与市场上的商用锂离子电池媲美，是实际应用中高速和高强度使用的理想选择。凭借惊人的容量和更长的使用寿命，我们不仅推进了电池技术的发展，还成功地将我们的设计与太阳能电池板整合在一起，展示了高效、稳定的可再生能源存储。"

该团队的水电池在能量密度方面正在缩小与锂离子技术的差距，目的是尽可能减少单位电量所占用的空间。"我们最近制造了一种镁离子水电池，其能量密度为每公斤 75 瓦时（Wh kg-1），比最新的特斯拉汽车电池高出 30%"。