外媒稱, 美國馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗所的研究人員首次研發出使用水鹽溶液作為電解液, 且電壓達到筆記型電腦等家用電器的使用標準4.0伏的鋰離子電池, 同時沒有目前某些商用的非水鋰電池存在的著火和爆炸風險. 他們的研究結果刊登在9月6日出版的美國《焦耳》雜誌上.
據英國物理科學新聞網站9月6日報道, 研究論文作者之一, 美國陸軍研究實驗所電化學和材料科學專家徐康(音)說: '過去, 如果想要高能量, 就要選擇非水鋰電池, 但是需要在安全性上作出妥協. 如果更注重安全性, 就要接受低能量, 使用鎳氫電池一類的水性電池. 現在, 我們展示了可以同時獲得高能量和高安全性. '
這項研究基於美國《科學》周刊2015年刊載的一項研究. 那項研究開發出了類似的3.0伏水電解質電池, 但因所謂的 '負極挑戰' 而未能實現更高電壓. 負極挑戰指的是由石墨或金屬鋰製成的電池一極會被水電解質分解. 為了解決這個問題, 實現電壓從3伏到4伏的跨越, 研究論文第一作者, 馬里蘭大學助理研究員楊崇銀(音)設計了一種可以塗在石墨或鋰正極上的凝膠聚合物電解質塗層.
這種防水塗層可以不讓水分子接近電極表面, 並可在首次充電時分解並形成穩定界面——這層薄薄的分解物可將固體正極與液體電解質分隔開來. 有了這一界面, 電池就能使用理想的正極材料, 同時也能提高能量密度和迴圈能力.
研究論文作者之一, 馬里蘭大學詹姆斯˙克拉克工程學院化學和生物分子工程學教授王春生說: '此處的關鍵創新是創造出可以阻止水與正極接觸的合適的凝膠. '
添加凝膠塗層的新電池與標準非水鋰電池相比提高了安全性, 與其他水鋰電池相比提高了能量密度. 這款電池的獨特之處在於, 即使界面層遭到損壞(比如電池外層受損), 它與鋰或鋰化石墨正極的反應也非常緩慢, 可以防止金屬直接接觸電解液後導致著火或爆炸.
