中國(guó)粉體網(wǎng)訊 9月10日物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道稱,美國(guó)華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研制出一款基于水基電解液的新型鋰離子電池,不僅電壓首次達(dá)到筆記本電腦等家用電子產(chǎn)品所需的4伏標(biāo)準(zhǔn),且能完全避免現(xiàn)有商用鋰電池存在的著火和爆炸危險(xiǎn)。 盡管當(dāng)前它的續(xù)航還不如傳統(tǒng)材料,但研究人員希望可為進(jìn)一步的研究奠定基礎(chǔ)。市面上最常見的電池,仍然采用了兩側(cè)都有電極的鋰離子方案。在充放電的過程中,粒子可在兩極間來回移動(dòng)。位于中間的電解質(zhì),可以幫助粒子的移動(dòng)。然而大多數(shù)情況下,電解質(zhì)都是由易燃的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成。馬里蘭大學(xué)工程師、兼研究合著者ChunshengWang表示:雖然有防火的水基電解質(zhì)存在,但水并不是很活潑,因此這種安全電池通常也并不強(qiáng)勁。
現(xiàn)有電子產(chǎn)品中,鋰離子電池都使用非水性電解液。工作時(shí),電池電壓必須滿足4伏標(biāo)準(zhǔn),而在這個(gè)工作電壓下水容易分解,所以鋰電池常用有機(jī)溶劑作為電解液,但這類電解液易燃易爆,可能導(dǎo)致電子產(chǎn)品著火爆炸,存在極大安全隱患。
馬里蘭大學(xué)王春生團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室許康等科學(xué)家,合作開發(fā)出了這款升級(jí)版水基鋰電池。研究人員設(shè)計(jì)出一種新型聚合物凝膠涂層,因其特殊的排水性,涂在電極上后,水分子無法靠近電極表面;首次充電后,凝膠分解形成穩(wěn)定界面,將電極和電解液隔離,阻止水分子在工作電壓下分解。該技術(shù)不僅提高了電池的儲(chǔ)能和充放電性能,還完全規(guī)避了有機(jī)溶劑電解質(zhì)易爆炸的危險(xiǎn)。
雖然新電池的工作電壓已達(dá)到商用水平,但與現(xiàn)有鋰離子電池相比,還有很大的提升空間。比如,新電池的材料成本較高,且只能充放電50次到100次,要想具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),充放電周期必須達(dá)到500次以上。
但不可否認(rèn)的是,新電池背后的電化學(xué)處理方法,對(duì)鈉離子電池、鋰硫電池、鋅鎂多離子電池等電池技術(shù),以及電鍍和電化學(xué)合成等領(lǐng)域,具有重要借鑒意義。