鋅電池華麗“變臉” 價格不到鋰電池的一半

    鋅是生活中常見的四種金屬之一，地位僅次于鐵、鋁和銅。在現代工業中，鋅對于電池制造有不可磨滅的貢獻，是一種相當重要的金屬。我們日常生活中的大部分一次性電池都使用了廉價的鋅，如鋅錳電池——如果反復充電，會造成腐蝕性破壞。由于這種特性，鋅制電池一直被業界認為難以用于制作蓄電池。然而，據國際學術刊物《自然通訊》前幾日報道，美國斯坦福大學和豐田中央研究所已經共同開發出了一種用鋅制作蓄電池的新技術。

    使鋅在充電時產生的針狀物質朝著不破壞電池的方向延展。令人稱奇的是，該技術研發而成的新型鋅電池采用的原料和廉價的一次性電池相同。眾所周知，大部分一次性電池的負極都使用了廉價常見的鋅作為材料。反復充電后，鋅會在電池負極的表面形成一種針狀物質。這種針狀物會破壞電池結構，因此蓄電池基本不會采用鋅作為原材料。

    那么此次日美聯合開發出的新型鋅電池是怎么做到完美蓄電的呢？

    原來，東相吾等人反復鉆研，經過使用鋅箔和銅箔的電極比較實驗后，發現在電氣化學的電鍍-剝離循環中，鋅鍍電池產生鍍鋅枝晶是蓄電失敗的重要原因。而只需找到控制電池溶液中離子的轉移方法，就能實現鋅電池的反復使用。

    在這種啟發之下，研究人員優化了傳統金屬箔電池的內部，采用內置絕緣層的方法，影響電離子的運動通道。使鋅在充電時依然產生針狀枝晶，但卻朝著不破壞電池結果的方向延展。譬如，在傳統一次性電池中，枝晶是橫向平直生長，但在新型鋅電池中，枝晶卻是彎曲延展。

    價格不到鋰電池的一半

    新型鋅電池的研發的確增加了蓄電池的種類，但現代社會中，鋰電池已成為了主流，我們還有必要生產鋅電池嗎？

    的確，含鋰金屬電池早在1912年就被提出研究，等到1992年索尼成功開發出鋰離子電池時，作為屬性活潑的金屬，鋰得到了普遍實用化。除了用在救命的心臟起搏器中，還用來研制鋰錳電池。后者的推廣使得移動電話、個人電腦、計算器、數碼相機、甚至手表等便攜電子設備的重量和體積大大減小。
但其實，鋅制成的電池相比之下優點更多，不僅使用方便，而且由于鋅的化學性質相對穩定，沒有易燃易爆的風險，生產和儲存的費用均低。

    研究證明，這種新型的鋅蓄電池和目前通用的鋰電池相比，性能相當，但它的價格不到鋰電池的一半。此外，生產流程上可以直接利用現有設備，成本投資便于控制。

    新型鋅電池可以拓展電力儲存的應用范圍

    今年市場上，以電動車為代表的環保車的需求量正處于不斷攀升中，該趨勢也推動了作為基礎配置的鋰電池材料的發展。全球市場正以每年20%的速度迅速擴大。

    在這種形勢下，新型蓄電池的開發會給相關行業帶來怎樣的影響呢？

    說到這個問題，不得不提一下日本曾一度出現的鋰電池增產熱潮。在那段時間，日本工業雖然在鋰電池的容量、壽命、充電時間和性能等多方面都取得了技術性突破，但在價格戰中，卻被韓國企業搶走了風頭。

    例如，在去年，跨國公司松下在中國的電池工廠因經營惡化而被迫關閉，特斯拉的電池訂單也被韓國LG公司分掉了一杯羹。目前三星公司在全球電動汽車的電池市場比重已達到27%，市場占有率第一。

    此時，新型鋅電池的出現無疑是強心劑，不僅使得日本有望將再度占據蓄電池技術優勢，還使得電池生產成本大幅降低。自然，電池廠商的競價空間也會相應增高，各大車企更能加速推動電動車的普及。

    除此之外，新型鋅電池可以拓展電力儲存的應用范圍，彌補太陽能、風力發電受天氣影響的弱點，實現可再生能源的相對穩定電力供應。另一方面，也對成熟度較高的鋰電池技術提出了挑戰，催促其進一步發展。當然，目前主流趨勢依然存在，新型鋅電池的開發需要時間積累，兩種電池的共存現狀在較長一段時間內不會改變。<