新型的「水電池」更便宜 可回收且不會爆炸

皇家墨爾本大學的研究團隊，製作鹽水電解質式電池，但是外觀與硬幣電池相同。(圖/RMIT University)

在3C產品成爲日用品的現在，我們對電池的需求量是前所未見，如今最流行的是鋰離子電池，它幾無處不在，包括筆記型電腦、手機到電動自行車、電動車都有。不過這也引發了隱憂，鋰是一種非常活躍的金屬，它浸沒在有機電解質中，在極端情況下可能會過熱並着火。研究人員一直在嘗試設計使用不同材料的電池，一種稱爲「水電池」的新配方可能很有潛力。

科學警報(Science Alert)報導，「水電池」的正式名稱是水金屬離子電池，採用的是鎂或鋅等金屬，與現有的電池材料相比，這些金屬的成本更低，毒性也更小。

電池透過產生從電池正極（陰極）移動到負極（陽極）的電子流來儲存能量。當電子以相反方向流動時，它們會消耗能量。電池中的液體，是正負兩端來回電子的媒介物，稱爲電解液。在水電池中，電解液是添加了一些鹽的水，而不是硫酸或鋰鹽。

爲何包括鋰電池在內的充電電池會因過充、使用時間長而故障，甚自燃呢？這是因爲電池內部的金屬陽極，會隨着時間形成微小的尖刺金屬生長物（dendrites,枝晶），它會阻礙充電效果，要是刺穿電池薄膜，就會發生自燃。

而這項最新研究最大的突破，在於團隊想出了一種方法來防止水電池短路。他們在電池的鋅陽極上塗上了金屬鉍，金屬鉍會形成一個保護層，阻止枝晶形成。

研究人員的實驗表明，被鉍層保護的鋅極使水電池的使用壽命更長，在 500 次的充放電循環後，仍能保留 85% 以上的充電量。目前該團隊開發出硬幣大小的水電池原型，以及類似於三號AA 或4號AAA 的圓柱型電池。

該團隊目前正在提高水電池的能量密度，希望能與硬幣型鋰電池相媲美。主要作者、皇家墨爾本理工大學化學科學家馬天一(Tianyi Ma)表示，團隊也在研發取代

鉛酸電池的版本。鉛酸電池常用在汽車身上，是啓動引擎的關鍵設備，但它們含有鉛和有害酸，因此必須在專業設施中回收。

儘管這項新技術不會很快取代鋰離子電池，但隨着進一步的研究和開發，水電池可望在十年左右進入商用化。