佛罗里达大学这位教授称这种电池能够挑战锂离子技术，是“安全且低成本的能源存储方案”。

2026年10月18日 22:00

更新时间：

2026年10月18日 22:00

佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学联合设立的工程学院——FAMU-FSU College of Engineering的一个团队推出了一种基于水溶液的锌离子可充电电池，旨在应用于大规模能源存储以及家庭用电系统。

这项由Petru Andrei教授和博士生Peng Wang领导的研发成果发表在《ACS Omega》上，它依托低成本材料以及比传统方法更简单的组装流程得以实现。

对锂的挑战

这一进展出现之际，锂离子电池依然是行业标准，但存在两个长期存在的问题：过热风险以及易燃性。此外，它们的环境负担也是一个问题，这促使多个研究团队探索更安全、环境影响更小的替代方案。

在这种背景下，被称为AZIBs的锌离子水基电池因其低成本和更环保的特性而受到关注，不过迄今为止其发展仍受技术限制的阻碍。

衡量这一进展重要程度的指标是其耐久性：该电池在经历了900多次快速充放电循环后仍保持原有容量，研究人员认为这一数据为其在家庭、电网及大型备用系统中的实际应用提供了坚实基础。

主要障碍在于树突的生长——这是一种在充电过程中出现的微小金属结构，它们可能穿透电池的内部隔膜，引发短路并导致电池过早失效。除此之外，制造工艺的复杂性以及缺乏长期稳定性也是限制其从实验室走向更广泛工业应用的三大障碍。

佛罗里达小组的提案试图从电解质的设计层面解决这一缺陷。该系统没有采用传统方法，而是整合了一种特殊的水凝胶，并通过原位电沉积方式生成二氧化锰，这样关键组件便能在电池组装过程中直接在电池内部形成，而非作为单独制造的部件后再插入。

据研究人员称，整个过程都在水中进行，且使用了不易燃的水凝胶，这有助于稳定电池并抑制枝晶的形成。

这种水凝胶由聚乙烯醇以及源自凯夫拉尔的芳纶纳米纤维构成，后者正是防弹背心所使用的材料。这两种成分结合后形成了一种既柔软又坚固的网络结构，既能容纳电解质，又能作为物理屏障阻挡形成树突状的锌离子。据研究作者称，这样的电池能够快速充放电，且无需依赖危险的溶剂或高能耗的干燥过程。

两者的差异还体现在制造工艺上。传统方法需要将粉末与溶剂混合制成浓稠的浆料，再涂覆在金属片上并经过长时间干燥，而新技术则完全省去了这一浆料混合步骤。这样一来，所需的设备、质量检测环节以及生产工序都减少了，据研究人员称，这有助于将其更便捷地集成到工业生产线中。

除了实验室研究之外，该项目的意义还在于其潜在的应用前景。研究人员指出，它可用于网络规模的能量存储，这对于平抑太阳能和风能等能源的产出波动至关重要；同时也可应用于家庭备用电源、柔性电子产品以及便携式医疗设备等领域，在这些领域中，传统电池的易燃性会带来额外的风险。

Andrei认为，这项技术的未来在于开发安全、低成本且循环寿命长的储能方案，即便这意味着其能量密度无法达到市场最高水平。