目前的電池因易燃、高昂的製造成本及依賴環境有害材料而聲譽不佳。佛羅里達州立大學的研究人員開發了一種更安全的可充電鋅離子電池。這種電池利用低成本材料和水基簡化組裝過程，解決了當前的挑戰。該團隊的原型在900次快速充電循環中幾乎沒有性能損失。
隨著現代產業越來越尋求安全、環保的替代標準鋰離子電池，鋰離子電池因過熱和火災風險而受到批評。儘管鋰離子電池是從汽車到醫療技術的當前基準，但其環境影響和安全缺陷引發了全球研究競賽，以尋找更穩定、環保的能源儲存解決方案。水基鋅離子電池 (AZIBs) 一直是幾乎的解決方案，這些電池便宜、環保且自然不易燃。然而，這些電池卻存在樹突問題。在充電過程中，微小的針狀金屬結構像微型鐘乳石一樣在電池內部生長，最終這些針頭會刺穿電池的內部屏障，導致短路和瞬間故障。
為了解決常見的電池故障，研究團隊開發了一種自組裝設計，錳氧化物電極在生產過程中直接在電池內部生長。這種設計與水基水凝膠相結合，水凝膠中增強了 Kevlar 纖維——這是一種用於防彈背心的高衝擊材料。這種柔韌的防彈級網絡充當物理屏障，保持電解液的穩定，同時防止危險的金屬尖刺短路。
該團隊的電氣與計算機工程系教授 Petru Andrei 表示：「我們希望改善水基鋅離子電池的製作方式。所有過程都在水中進行，使用一種不易燃的水凝膠來穩定和抑制樹突。這些微小的金屬結構可能導致電池失效，使組裝變得簡單且安全得多。」
這種電池在900次快速循環中保持高性能，幾乎沒有磨損，甚至在艱苦條件下也能正常工作。標準電池的生產是一個緩慢而複雜的過程，稱為漿料混合，其中化學粉末用溶劑混合成厚漿。這種漿料必須小心地塗覆在金屬箔上，並在大型烤箱中乾燥，這一過程需要昂貴的設備和每一步的極嚴格質量控制。
Andrei 表示：「這種概念未來可能會用於生產。因為我們的過程完全基於水，不需要漿料混合和乾燥步驟，這可以自然地融入製造線。」不過，目前無法期待這些電池能為智能手機供電。鋅電池比鋰電池重，這意味著它們不會在最薄的筆記本電腦競賽中勝出。但對於電網級能源儲存來說——在陽光消失或風停止時，保持燈光亮起的大型電池銀行——重量並不重要，穩定性才是關鍵。
這項技術對於大規模能源儲存和家庭備份來說是一場變革，安全性和長壽命比原始功率更為重要。此外，這些電池穩定、便宜且不易燃，這使它們非常適合為可穿戴醫療設備供電。最終，這可能為未來的公用事業和住宅能源系統提供可靠、低成本的藍圖。該研究已發表在《ACS Omega》期刊上。
