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美國華人科學家制出新型鋰電池

  物理學家組織網報道稱,美國華人科學家團隊研製出一款基於水基電解液的新型鋰離子電池,不僅電壓首次達到筆記本電腦等家用電子産品所需的4伏標準,且能完全避免現有商用鋰電池存在的著火和爆炸危險。與該發明相關的兩篇論文分別發表在最近出版的《科學》和《焦耳》雜誌上。

  現有電子産品中,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伏標準,而在這個工作電壓下水容易分解,所以鋰電池常用有機溶劑作為電解液,但這類電解液易燃易爆,可能導致電子産品著火爆炸,存在著極大的安全隱患。

  馬裏蘭大學王春生團隊在2015年就研發出一種水電解液電池,但電壓最高只能達到3伏,且其電極性能會受水溶液影響而下降。此次,王春生團隊聯合美陸軍研究實驗室許康等科學家,合作開發出了這款升級版水基鋰電池。

  研究人員研發出一種新型聚合物凝膠涂層,因其特殊的排水性,涂在電極上後,水分子無法靠近電極表面;首次充電後,凝膠分解形成穩定界面,將電極和電解液隔離,阻止水分子在工作電壓下分解。該技術不僅提高了電池的儲能和充放電性能,還完全規避了有機溶劑電解質易爆炸的風險。

  雖然新電池的工作電壓已達到商用水平,但與現有鋰離子電池相比,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,而要想具有商業競爭優勢,充放電週期必須達到500次以上。

  但不可否認的是,新電池背後的電化學處理方法,對鈉離子電池、鋰硫電池、鋅鎂多離子電池等電池技術,以及電鍍和電化學合成等領域,具有重要借鑒意義。

關鍵詞: 鋰電池;科學家;電解液;電化學合成;電極性能