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新型水基鋰離子電池能防止爆炸風(fēng)險

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:931次  |  2020年07月22日  

物理學(xué)家組織網(wǎng)報道稱,美國華人科學(xué)家團(tuán)隊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),且能完全防止現(xiàn)有商用鋰離子電池存在的著火和爆炸危險。相關(guān)的兩篇論文分別發(fā)表在最近出版的《科學(xué)》和《焦耳》雜志上。


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,電池電壓必須滿足4伏標(biāo)準(zhǔn),而在這個工作電壓下水容易分解,所以鋰離子電池常用有機(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)隊在2015年就研發(fā)出一種水電解液電池,但電壓最高只能達(dá)到3伏,且其電極性能會受水溶液影響而下降。此次,王春生團(tuán)隊聯(lián)合美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室許康等科學(xué)家,合作開發(fā)出了這款升級版水基鋰離子電池。


研究人員設(shè)計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。


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)競爭優(yōu)勢,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。


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