9月10日物理学家组织网报道称,美国华人科学家团队研制出一款基于水基电解液的新型锂离子电池,不仅电压首次达到笔记本电脑等家用电子产品所需的4伏标准,且能完全避免现有商用锂电池存在的着火和爆炸危险。 尽管当前它的续航还不如传统材料,但研究人员希望可为进一步的研究奠定基础。市面上最常见的电池,仍然采用了两侧都有电极的锂离子方案。在充放电的过程中,粒子可在两极间来回移动。位于中间的电解质,可以帮助粒子的移动。然而大多数情况下,电解质都是由易燃的有机化学物质构成。马里兰大学工程师、兼研究合著者ChunshengWang表示:虽然有防火的水基电解质存在,但水并不是很活泼,因此这种安全电池通常也并不强劲。
现有电子产品中,锂离子电池都使用非水性电解液。工作时,电池电压必须满足4伏标准,而在这个工作电压下水容易分解,所以锂电池常用有机溶剂作为电解液,但这类电解液易燃易爆,可能导致电子产品着火爆炸,存在极大安全隐患。
马里兰大学王春生团队联合美陆军研究实验室许康等科学家,合作开发出了这款升级版水基锂电池。研究人员设计出一种新型聚合物凝胶涂层,因其特殊的排水性,涂在电极上后,水分子无法靠近电极表面;首次充电后,凝胶分解形成稳定界面,将电极和电解液隔离,阻止水分子在工作电压下分解。该技术不仅提高了电池的储能和充放电性能,还完全规避了有机溶剂电解质易爆炸的危险。
虽然新电池的工作电压已达到商用水平,但与现有锂离子电池相比,还有很大的提升空间。比如,新电池的材料成本较高,且只能充放电50次到100次,要想具有商业竞争优势,充放电周期必须达到500次以上。
但不可否认的是,新电池背后的电化学处理方法,对钠离子电池、锂硫电池、锌镁多离子电池等电池技术,以及电镀和电化学合成等领域,具有重要借鉴意义。