新选择！瑞典在电池领域取得重大突破

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瑞典林雪平大学的研究人员发明了一种由锌和木质素组成的电池，可以使用 8000 多次。这为能源有限的国家提供了一种低成本、长寿命的电池选择。该研究结果发表在《Energy & Environmental Materials》杂志上。

太阳能电池板已经变得相对便宜，许多低收入国家的人都采用了它们。然而，在赤道附近，太阳在下午 6 点左右落山，导致家庭和企业停电。希望这种电池技术，即使性能低于昂贵的锂离子电池，最终也能为这些情况提供解决方案。

Reverant Crispin，林雪平大学科学技术系教授

Reverant Crispin 在有机电子实验室的研究小组与卡尔斯塔德大学和查尔姆斯理工大学的研究人员合作，发明了一种由锌和木质素制成的电池，这两种成分既便宜又对生态有益。它的能量密度与铅酸电池相同，但不含有害铅。

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稳定电池

该电池非常稳定——可以使用 8000 多次，同时保留约 80% 的功能。该电池的充电时间约为一周，这比传统的锌基电池（仅需几个小时即可耗尽）要长得多。

虽然锌基电池目前主要作为不可充电电池在市场上销售，但一旦可充电功能完全实现，它们有望在长期内补充甚至取代锂离子电池。

虽然锂离子电池在正确处理时很有用，但它们可能会爆炸，难以回收，并且在提取钴等特定元素时会产生环境和人权问题。因此，我们的可持续电池在能量密度不重要的领域提供了一种有前途的替代方案。

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廉价且可回收

锌电池的主要问题是其寿命短，这是由于锌与电解质溶液中的水相互作用造成的。这一过程会产生氢气和锌的树枝状生长，使电池基本无法使用。

为了稳定锌，使用了一种称为聚丙烯酸钾的聚合物水包盐电解质 (WiPSE) 材料。林雪平大学的研究人员已经证明，当用于含有锌和木质素的电池时，WiPSE 非常稳定。

Khan 补充道：“锌和木质素都非常便宜，而且电池很容易回收。如果你计算每个使用周期的成本，与锂离子电池相比，它是一种非常便宜的电池。”

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可扩展

目前，实验室制造的电池很小。然而，研究人员认为，他们可以制造大型电池，大约相当于汽车电池的大小，因为木质素和锌丰富且价格低廉。然而，大规模生产需要公司的参与。

据 Reverant Crispin 称，瑞典作为一个创新国家的地位使其能够帮助其他国家采用更可持续的解决方案。

“我们可以将帮助低收入国家避免犯下我们曾经犯过的错误视为我们的责任。当他们建设基础设施时，他们需要立即从绿色技术开始。如果引入不可持续的技术，它将被数十亿人使用，导致气候灾难，”克里斯宾说。

这项研究主要由瓦伦堡木材科学中心（Wallenberg Wood Science Centre）、瑞典研究委员会（ the Swedish Research Council）、Åforsk、瑞典政府林雪平大学先进功能材料 (AFM) 战略研究领域、Vinnova 通过 Fun-Mat II 以及克努特和爱丽丝·瓦伦堡基金会资助。瑞典能源署资助了 SESBC 中心与 Ligna Energy AB 的长期合作。

期刊参考：

Kumar, D., et al. (2024) Water-in-Polymer Salt Electrolyte for Long-Life Rechargeable Aqueous Zinc-Lignin Battery. Energy & Environmental Materials. doi.org/10.1002/eem2.12752