水基鋰離子電池走向實用化 消除傳統鋰電池爆炸風險

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

    這項作業由美國馬里蘭大學的王春生教授、楊重寅博士以及美國陸軍研討實驗室資深化學家許康等人協作完結，論文宣布在美國細胞出版社旗下《焦耳》雜志上。

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

    王春生和許康稱，他們曾于2015年發明晰一種高鹽濃度的水基電解液，使得電化學安穩窗口到達了3伏。而在最新的研討作業中，他們通過在負極外表做可自修正的保護層讓這一窗口突破了4伏。

    科學家們解說說，最新研討的關鍵在于，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致還原產氫。為此，他們開發出一種十分疏水的膠體保護層資料，均勻包覆在電極外表，有用避免了水分化副反應導致的電極失效。

    更關鍵的是，他們發現，在開始的充放電循環中，保護層中特定組分在負極外表原位構成更為致密疏水的固體電解液界面層，進一步鈍化了負極外表，并且這一固體界面層可在部分破損情況下自我修正，保證了電池的長時間安穩性。

    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，現在的研討還僅僅實驗室中的概念驗證，間隔商業化還有適當長的一段路要走。下一步，他們方案進一步優化和完善電解液保護層資料的化學成分和電池結構，并進步電池壽命。