【新型水锂电池】新型水性锂离子电池在不降低性能的情况下提高安全性

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能量计网显示，为大部分手机提供给笔记本电脑和电动车的锂离子电池，随着速度的提高和性能的提高，越来越贵，可燃性也越来越高。

在最近发表在《能源存储材料》上的一项研究中，伦斯勒理工大学的一个工程师团队展示了如何使用水性电解质代替典型的有机电解质组装性能更安全、更经济高效的电池。

如果你看电池内部，你会发现两个电极：阳极和阴极。这些电极被锁在液体电解质中，这些电解质在电池充电时传导离子。

水性电解质因其不燃性而备受关注，与非水性电解质不同，在制造过程中对水分不敏感，使用方便，价格低廉。这种材料最大的挑战是能否保持性能。

伦兹勒机械、航空航天和核工程系教授尼克希尔柯拉特卡说：“对水施加过多电压，就会电解分解为氢和氧。”“这将是一个问题，因为气体被释放，电解质被消耗。因此，通常这种材料的电压窗非常有限。”

在这项研究中，Koratkar和他的团队(包括机械、航空航天、核工程特聘的助理教授韩汉东Fudong Han)使用了一种特殊类型的含水电解质，称为盐捕收电解质，这种电解质不太可能被电解。

研究人员在阴极上使用了锂锰氧化物，在阳极上使用了钨氧化物。

Koratkar说：“在单位体积的能量储存方面，发现铌氧化物非常出色。”“就体积而言，这是迄今为止我们在水性锂离子电池上看到的最好结果。”

他解释说，铌钨氧化物相对较重、致密。由于这个重量，基于质量的能量储存量大致处于平均水平，但电极上氧化钨粒子密集，基于体积的能量储存相当好。这种材料的晶体结构还有一个定义明确的通道(或隧道)，可以快速扩散锂离子，从而可以快速充电。

Koratkar表示，快速充电能力和每单位体积储存大量电荷的能力在水星电池中是罕见的。

以低廉的成本和提高的安全性实现这种性能具有实际意义。对便携式电子产品等电动汽车和电网存储等新应用来说，以有限体积包装最大能量的能力变得至关重要。

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