Kunimine Industries開發新型電解液添加劑,抑制鎳鋅電池劣化機制

 

刊登日期:2025/12/11
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日本膨潤土(Bentonite)最大製造商Kunimine Industries推動以無機化學藥品人工製造的合成黏土,應用於次世代蓄電池之一的「鎳鋅電池」。該公司確認此材料具有在充放電過程中抑制電極上析出之針狀金屬「枝晶(Dendrite)」的效果,可望適用於電解液添加劑用途。鎳鋅電池是一種正極採用氫氧化鎳、負極採用鋅的蓄電池。由於鋅資源豐富,原料價格波動與地緣政治風險較低;再加上採用水系電解液,能降低燃燒等安全風險,具備高安全性。近年來,鎳鋅電池被視為鋰離子電池(LiB)與鉛蓄電池的替代技術,其開發活動日趨活躍。
 
然而,鋅很少用於可重複充電電池的電極,主要原因在於充放電過程中會在電極表面析出枝晶,導致性能劣化或短路等問題,成為鎳鋅電池實用化的主要障礙。因此各電池廠致力於透過電池結構、隔離膜設計、電極材料改良等技術,抑制枝晶生成。Kunimine Industries開發的合成黏土「Sumecton」具有與水混合後會剝離膨潤並膠化的特性,廣泛應用於化妝品與塗料的增稠劑等用途。Kunimine Industries也進一步發現,利用此特性亦可去除金屬表面附著的氧化膜,並已作為防止鋅負極氧化劑應用於一次電池「空氣鋅電池」,有效延長其使用壽命並提高作動電壓。
 
在探索Sumecton於蓄電池領域的應用之際,Kunimine Industries關注到同樣採用鋅負極且使用水系電解液的鎳鋅電池。實驗結果顯示,當在電解液中添加約0.5%~2%(固形分換算)的凝膠狀Sumecton之後,即使經過多次充放電循環,仍能有效抑制鋅負極表面枝晶的析出。鋅負極表面存在微細凹凸,因電場集中於凸起部分而促進枝晶生長。Kunimine Industries推測,Sumecton具有去除凸部枝晶的氧化膜效應,並同時在凸部形成高電阻被膜,透過這兩種作用達成枝晶抑制效果。
 
目前Kunimine Industries已展開商樣供應,並進行充放電循環測試等評估,迄今為止結果良好。此項技術亦可望拓展至使用易氧化卑金屬與水系電解液的一次、二次電池以及電解電鍍亮光劑等領域。
 

資料來源: https://chemicaldaily.com/archives/715823
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