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没有爆炸危险的水基锂离子电池技术分析

本文摘要:这是一种同时具备低能量密度和低安全性的水溶液电解质锂离子电池,不必担忧有任何发生爆炸或发生爆炸的危险性。让我们一起来想到它的起到机理是什么吧!美国陆军研究实验室(ARL)和马里兰大学的研究人员首次研发出有用于水盐溶液作为电解质的锂离子电池,可以超过家用电子设备(如笔记本电脑)所需的4.0伏特,而且不具备某些市售的非水溶液锂离子电池所具备的发生爆炸和发生爆炸危险性。

这是一种同时具备低能量密度和低安全性的水溶液电解质锂离子电池,不必担忧有任何发生爆炸或发生爆炸的危险性。让我们一起来想到它的起到机理是什么吧!美国陆军研究实验室(ARL)和马里兰大学的研究人员首次研发出有用于水盐溶液作为电解质的锂离子电池,可以超过家用电子设备(如笔记本电脑)所需的4.0伏特,而且不具备某些市售的非水溶液锂离子电池所具备的发生爆炸和发生爆炸危险性。

据专攻电化学和材料科学的ARL研究员,同时也是这项研究的主要作者KangXu博士称之为,这种技术将为士兵获取一种几乎安全性和灵活性的锂离子电池,具备与SOA锂离子电池完全相同的能量密度。即使是在相当严重的机械欺诈情况下,该电池依然没发生爆炸和发生爆炸的危险性。

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Xu说道:“在这之前,如果你想低的能量,你可以自由选择一种非水溶液锂离子电池,但是你必需在安全性方面让步,而如果你想安全性的话,你可以用于镍/金属氢化物等水性电池,但是你必需承受更加较低的能量。现在,我们向您允诺,您可以同时取得高能量和低安全性。”在这项研究之前,有一篇2015年公开发表在Science上的文章,其中讲解了一种类似于的水溶液电解质3.0伏特电池,但由于所谓的“阴极挑战”而无法取得更高的电压,即电池中由石墨或金属锂做成的阳极不会被水性电解质水解。为了解决问题这个问题,并从三伏冲刺到四伏,第一作者,马里兰大学副研究员ChongyinYang设计了一种可涂覆在石墨或锂阳极上的新型凝胶聚合物电解质涂层。

这种亲水性涂层在电极表面附近回避水分子,然后在第一次电池时分解成并构成平稳的界面,这个界面只不过就是分解成产物构成的薄层,可以将液体阳极与液体电解质分分隔,维护阳极免遭副作用的生锈,从而容许电池用于所需的阳极材料,例如石墨或金属锂,并取得更佳的能量密度和循环能力。合作作者之一,马里兰大学A.JamesClark工程学院化学和生物分子工程系ChunshengWang教授说道:“这里的关键创意点是生产出有一种适合的凝胶,需要锁与阳极认识的水,使水不分解成,并且可以构成一层界面,以确保电池的性能。”与标准的非水性锂离子电池比起,加到凝胶涂层也可以提升新的电池的安全性优势,并且与任何其他有数的含水锂离子电池比起,能量密度更高。所有含水锂离子电池都获益于水性电解质的易燃性,而非水性电解液中用于的有机溶剂堪称高度易燃。

然而,有所不同的是,即使界面层被损毁(例如,电池外壳被刺入),它与锂或锂化石墨阳极的反应也很较慢,从而可以避免当金属与电解液必要认识时起烟、发生爆炸甚至发生爆炸。虽然这种新的电池的功率和能量密度目前仅有限于于由更加危险性的非水电池供电的商业应用于,但某些改良将使其极具竞争力。尤其是,研究人员期望减少电池可以已完成的全部性能循环次数,并尽量减少材料费用。

Wang说道:“现在我们辩论的是50-100个循环,但是与有机电解质电池比起,我们想要使其超过500以上。”研究人员还提及,冲刺到四伏特之后的电化学操作者在电池技术中很最重要。

Xu说道:“这是首次构建反应性石墨和金属锂阳极在水性介质中的平稳。这打开了许多有所不同的电化学课题,还包括钠离子电池,锂硫电池,牵涉到锌和镁的多离子化学物质,甚至是电镀和电化学制备;我们还没充份展开探寻。”Xu回应,界面化学在构建商业化之前仍必须更进一步完备,而且必须做到更加多的工作来不断扩大大型电池的测试技术。

在资金充裕的条件下,4叱的化学物质可以在约五年内转入商业化。


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