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美國(guó)華人科學(xué)家研制新型鋰離子電池 免除爆炸風(fēng)險(xiǎn)

時(shí)間:2017-12-29 作者:日?qǐng)?bào)網(wǎng) 閱讀:3663

中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)9月8日電 綜合外媒9月7日?qǐng)?bào)道,美國(guó)華人科學(xué)家6日發(fā)表研究論文稱(chēng),他們研制出一種基于水基電解液的新型鋰離子電池,可以消除目前普遍困擾人們的鋰離子電池爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

該論文發(fā)表在6日出版的最新一期美國(guó)《焦耳》雜志上,由在美國(guó)馬里蘭大學(xué)的王春生教授、楊重寅博士以及美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室資深化學(xué)家許康等合作完成。

英國(guó)廣播公司(BBC)網(wǎng)站報(bào)道稱(chēng),這種鋰離子電池儲(chǔ)存的能量完全可以滿(mǎn)足家用電器的需求,而且即使用硬物反復(fù)撞擊都不會(huì)起火或爆炸。

論文作者之一許康表示:“在過(guò)去,如果想制造高能量鋰電池,就必須選擇非水電解質(zhì)電池,但這樣一來(lái)電池的安全性就會(huì)打折扣,如果你更看重安全性,就必須使用水電解質(zhì)電池,比如鎳金屬氫化物電池。現(xiàn)在,我們的研究表明新型鋰電池既可以擁有高能量,又具有高安全性。”

2015年時(shí),該團(tuán)隊(duì)曾研制成功一款水電解質(zhì)電池,但其儲(chǔ)存的能量?jī)H有3伏級(jí),此次研發(fā)的新型鋰電池達(dá)到了4伏級(jí)。楊重寅等研究人員表示,這是第一次實(shí)現(xiàn)水基電解液的4伏級(jí)電池,從原理上說(shuō)是很重大的基礎(chǔ)性突破。

他們解釋說(shuō),傳統(tǒng)商用化鋰離子電池使用極易燃的有機(jī)電解液,安全隱患嚴(yán)重。而用不可燃的水基電解液替換有機(jī)電解液的問(wèn)題在于,前者電化學(xué)穩(wěn)定窗口一般小于2伏,一旦電極電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)字,電解液就失去穩(wěn)定,因此能量密度受限。

最新研究的關(guān)鍵在于避免鋰金屬或石墨電極直接接觸水基電解液中的水分子而導(dǎo)致還原產(chǎn)氫。為此,他們開(kāi)發(fā)出一種非常疏水的膠體保護(hù)層材料,均勻包覆在電極表面,有效防止了水分解副反應(yīng)導(dǎo)致的電極失效。

更關(guān)鍵的是,他們發(fā)現(xiàn),在最初的充放電循環(huán)中,保護(hù)層中特定組分在負(fù)極表面原位形成更為致密疏水的固體電解液界面層,進(jìn)一步鈍化了負(fù)極表面,并且這一固體界面層可在局部破損情況下自我修復(fù),保證了電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

不過(guò),許康表示,他們的研究成果還需要進(jìn)一步完善,才能最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

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