美國的科學家最近發現，鋅離子電池有潛力取代鋰離子電池，因為快速充電不會對其造成損害，反而使它們更加強大。這項研究由喬治亞理工學院機械工程學院的副教授陳海龍博士領導，顛覆了長期以來人們對快速充電會引發風險的假設。研究結果顯示，以較高電流為鋅離子電池充電可以延長其壽命，並可能徹底改變能源的供應方式，影響家庭、醫院及電網的運作。
陳博士指出，「我們發現，快速充電實際上抑制了樹突狀晶體的形成，而不是加速其生成。這與鋰離子電池的行為截然不同。」鋰離子電池在可充電電池市場中占據主導地位，為智能手機和電動汽車等設備供電。然而，鋰離子電池的缺點日益明顯，因為它們依賴稀有材料，存在火災風險且生產成本高昂。相比之下，鋅是一種地球上最豐富的金屬，開採容易且成本低廉。此外，鋅離子電池不易燃燒，對環境更安全，且更易於回收。
鋅離子電池的最大缺點在於樹突狀晶體的成長，這些小針狀的鋅沉積物在充電過程中形成，可能刺穿電池的內部結構並導致短路。隨著時間的推移，這不僅會降低性能，還會引發安全隱患。然而，陳博士的研究團隊通過快速充電的實驗發現，這種方法可以防止鋅形成樹突狀晶體。相反，鋅會形成平滑而緊密的層狀結構，如同整齊堆疊的書本，這種結構不僅能防止短路，還能延長電池的使用壽命。
在研究過程中，該團隊建造了一種新穎的工具，使其能夠即時觀察鋅在不同充電速率下的行為，從而同時觀察數百種條件。陳博士解釋道，「我們不僅僅是在觀察電池是否正常工作，而是觀察材料結構在充電過程中的演變。」這項工具幫助他們首次揭示了快速充電如何防止鋅沉積成樹突狀晶體的原因。
儘管這項研究解決了一個主要問題，但它僅針對電池的一個方面，即陽極。團隊目前正在專注於改進陰極，以確保整個電池在長時間內的可靠表現。他們還在實驗鋅的混合物，將其與其他材料結合以增強鋅離子電池的耐用性。陳博士相信這一驚人的發現可能會重塑電池技術的未來。「可以想象這些鋅離子電池將用於家庭儲存太陽能，或用於電網穩定。」他在新聞稿中表示，這些電池可在任何需要可靠且經濟的備用電源的地方發揮作用。這項研究已發表於《自然通訊》期刊上。
