水基鋰離子電池走向?qū)嵱没?消除傳統(tǒng)鋰電池爆炸風(fēng)險(xiǎn)

    美國(guó)華人科學(xué)家日前表明，他們研制出一種根據(jù)水基電解液的新式鋰離子電池，不只消除了傳統(tǒng)鋰離子電池的爆炸危險(xiǎn)，且能量密度到達(dá)傳統(tǒng)鋰離子電池水平，朝著安全鋰離子電池實(shí)用化方向邁出一大步。

    這項(xiàng)作業(yè)由美國(guó)馬里蘭大學(xué)的王春生教授、楊重寅博士以及美國(guó)陸軍研討實(shí)驗(yàn)室資深化學(xué)家許康等人協(xié)作完結(jié)，論文宣布在美國(guó)細(xì)胞出版社旗下《焦耳》雜志上。

    “這是第一次完成水基電解液的4伏級(jí)電池，從原理上說是很嚴(yán)峻的基礎(chǔ)性突破。”楊重寅等人在給記者的一份電子郵件中說，傳統(tǒng)商用化鋰離子電池使用的是極易燃的有機(jī)電解液，安全隱患嚴(yán)峻。而用不可燃的水基電解液替換有機(jī)電解液的問題在于，前者電化學(xué)安穩(wěn)窗口一般小于2伏，一旦電極電壓超越這個(gè)數(shù)字，電解液就會(huì)失掉安穩(wěn)，因而能量密度受限。

    王春生和許康稱，他們?cè)?015年發(fā)明晰一種高鹽濃度的水基電解液，使得電化學(xué)安穩(wěn)窗口到達(dá)了3伏。而在最新的研討作業(yè)中，他們通過在負(fù)極外表做可自修正的保護(hù)層讓這一窗口突破了4伏。

    科學(xué)家們解說說，最新研討的關(guān)鍵在于，避免鋰金屬或石墨電極直接觸摸水基電解液中的水分子而導(dǎo)致還原產(chǎn)氫。為此，他們開發(fā)出一種十分疏水的膠體保護(hù)層資料，均勻包覆在電極外表，有用避免了水分化副反應(yīng)導(dǎo)致的電極失效。

    更關(guān)鍵的是，他們發(fā)現(xiàn)，在開始的充放電循環(huán)中，保護(hù)層中特定組分在負(fù)極外表原位構(gòu)成更為致密疏水的固體電解液界面層，進(jìn)一步鈍化了負(fù)極外表，并且這一固體界面層可在部分破損情況下自我修正，保證了電池的長(zhǎng)時(shí)間安穩(wěn)性。

    王春生和許康等人指出，該研討成果為研制高電壓窗口的安全水基鋰離子電池供給了新方向和思路。不過，他們也著重，現(xiàn)在的研討還僅僅實(shí)驗(yàn)室中的概念驗(yàn)證，間隔商業(yè)化還有適當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走。下一步，他們方案進(jìn)一步優(yōu)化和完善電解液保護(hù)層資料的化學(xué)成分和電池結(jié)構(gòu)，并進(jìn)步電池壽命。