如今，鋰離子電池充電越來(lái)越快且性能也越來(lái)越高，但也越來(lái)越昂貴且越來(lái)越易燃。

在最近發(fā)表在《能源存儲(chǔ)材料》上的一項(xiàng)研究中，倫斯勒理工大學(xué)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)展示了他們?nèi)绾文軌蛲ㄟ^(guò)使用水性電解質(zhì)代替典型的有機(jī)電解質(zhì)來(lái)組裝出性能更安全，成本更低的電池，而且電池性能仍然良好。

水性電解質(zhì)具有不易燃的性質(zhì)，并且因?yàn)榕c非水性電解質(zhì)不同，它們?cè)谥圃爝^(guò)程中對(duì)水分不敏感，從而使其易于使用且價(jià)格便宜。水性電解質(zhì)面臨最大的挑戰(zhàn)是如何保持性能。

倫斯勒機(jī)械，特種航天和核工程專(zhuān)業(yè)的教授尼克希爾·科拉特卡爾說(shuō)：“如果對(duì)水施加過(guò)多的電壓，水就會(huì)被電解，分解出氫和氧。這是一個(gè)問(wèn)題，如果你選擇排氣，就會(huì)消耗掉電解液。因此，通常這種材料的電壓窗口非常有限?！?/p>

圖片來(lái)源：倫斯勒理工大學(xué)

在這項(xiàng)研究中，科拉特卡爾和他的團(tuán)隊(duì)使用了一種特殊類(lèi)型的水電解質(zhì)，即鹽中水電解質(zhì)，這種電解質(zhì)不太可能被電解。

對(duì)于陰極，研究人員使用了錳酸鋰，對(duì)于陽(yáng)極，他們使用了氧化鈮鎢?？评乜柦淌诒硎?，這種復(fù)合氧化物以前從沒(méi)有在水溶液鋰離子電池中出現(xiàn)過(guò)。

科拉特卡爾說(shuō)：“事實(shí)證明，氧化鈮鎢在單位體積的儲(chǔ)能方面非常出色。就體積而言，這是迄今為止我們?cè)谒芤轰囯x子電池中看到的最好結(jié)果?！?/p>

他解釋說(shuō)，氧化鈮鎢相對(duì)較重且致密。該重量使氧化鈮鎢基于質(zhì)量的儲(chǔ)能能力接近平均水平，而電極中鈮鎢顆粒的致密堆積使氧化鈮鎢基于體積的儲(chǔ)能能力相當(dāng)好。這種材料的晶體結(jié)構(gòu)還具有明確的通道，可讓鋰離子快速擴(kuò)散，意味著可以快速充電。

科拉特卡爾說(shuō)，快速充電能力和每單位體積可存儲(chǔ)大量電荷的能力在水溶液鋰離子電池中很少見(jiàn)。

對(duì)于新興的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和棚極存儲(chǔ)，在有限的容量中儲(chǔ)存最大能量的能力變得至關(guān)重要，這樣一種更安全更便宜且性能好的電池對(duì)鋰電應(yīng)用有著實(shí)際的現(xiàn)實(shí)意義。

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