向可再生能源的過渡需要有效的方法來儲存大量的電能。慕尼黑工業大學 (TUM) 的研究人員開發出了一種新方法，可以將水性鋅離子電池的使用壽命延長幾個數量級。它們現在可以承受數十萬次充電和放電循環，而不是僅僅持續幾千次。

這項創新的關鍵是電池鋅陽極的特殊保護層。該保護層解決了之前的問題，例如針狀鋅結構(稱為鋅枝晶)的生長，以及引發氫氣形成和腐蝕的有害化學副反應。

該研究團隊由慕尼黑工業大學自然科學學院無機和金屬有機化學系主任 Roland A. Fischer 教授領導，他們為此使用了一種獨特的材料：一種名為 TpBD-2F 的多孔有機聚合物。這種材料在鋅陽極上形成一層穩定、超薄且高度有序的薄膜，使鋅離子能夠有效地流過納米通道，同時使水遠離陽極。

鋅電池是鋰離子電池的經濟替代品

這項研究發表在《先進能源材料》雜志上，主要作者、博士生達雷解釋說：“具有這種新保護層的鋅離子電池可以取代鋰離子電池，用于大規模儲能應用，例如與太陽能或風力發電廠結合使用。它們的使用壽命更長，更安全，而且鋅比鋰更便宜、更容易獲得。”

雖然鋰仍然是電動汽車和便攜式設備等移動應用的首選，但其較高的成本和對環境的影響使其對大規模儲能的吸引力降低。

菲舍爾教授補充道：“這確實是一個了不起的研究成果。我們已經證明，戴雷開發的化學方法不僅有效，而且可控。作為基礎研究人員，我們主要對新的科學原理感興趣——在這里我們發現了一個。我們已經開發出第一個紐扣電池原型。我認為我們的研究成果沒有理由不能轉化為更大的應用。現在，工程師們要采納這個想法并開發適當的生產工藝。”