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“水盐”锂离子电池问世 安全等级更高

导读: 马里兰大学(UMD)和美国陆军研究实验室(ARL)研究团队研发出一种突破性的水盐锂离子电池技术,不会带来火灾危险,并且不含有毒物质及污染环境的化学物质。

  马里兰大学(UMD)和美国陆军研究实验室(ARL)研究团队设计出一种具有开创性的“水盐”水溶液锂离子电池技术,与当下的锂离子电池提供同等电力、能效,且使用寿命旗鼓相当,但不会带来火灾危险、不含毒化学品,对环境无危害。

  该研究小组由马里兰大学化学与生物分子工程系副教授Chunsheng Wang和美国陆军研究实验室的传感器和电设备的高级化学研究学家Kang Xu牵头负责,科学杂志发表文章指出,此项技术提高了含水电池的电压和功率,在水性电池的发展历史中取得了重大进展。

  研究人员表示,此项研发技术应用前景广阔,特别是涉及到大功率千瓦级或兆瓦级的应用领域,如电动汽车,电力存储系统或者是对电池的安全性要求高的应用领域,如飞机、舰艇或飞船、心脏起搏器医疗设备、军事潜艇等应用就对电池安全性要求极高。

  此项技术可将水电解液的电化学窗口电压从不足1.5伏提升至3.0 伏,水性锂离子电池技术的功率和能量密度与非水性锂离子电池不相上下。

  据美国陆军研究实验室能源和电力部门负责人爱德华·谢弗(Edward Shaffer)表示,这一发现能提高电池的安全性。新型电池的应用范围包括士兵携带和佩戴的设备,以及用于潜艇等空间有限的设备中更安全、减少占用空间的能源存储装置。

  此项突破性技术的关键之处在于采用一种类型的水基电解质,含超高浓度精选的锂盐。这种做法可改变电池的化学反应,导致在在电极阳极形成一层薄的保护膜,业界称为"固体电解质界面膜(SEI)"。此层性能稳定的保护膜对于先进的锂离子电池至关重要。在此之前,只有非水性电解质取得过此项技术。

  其他水性电池技术的电压和能量密度与电池性能成反比。然而,水盐电解质的阳极/电解质相间就可突破此技术瓶颈,能同时实现高电压和能量密度,以及稳定性能。

  据最新研究表明,仅通过添加高浓度的盐,可将之前无用的溶剂变得有用。

  Kang Xu表示:“我们的研究开辟了水性电化学装置新的应用领域,除了电池之外,还有超级电容器及电镀设备。”

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