水基锂离子电池走向实用化 消除传统锂电池爆炸风险

    美国华人科学家日前表明，他们研制出一种根据水基电解液的新式锂离子电池，不只消除了传统锂离子电池的爆炸危险，且能量密度到达传统锂离子电池水平，朝着安全锂离子电池实用化方向迈出一大步。

    这项作业由美国马里兰大学的王春生教授、杨重寅博士以及美国陆军研讨实验室资深化学家许康等人协作完结，论文宣布在美国细胞出版社旗下《焦耳》杂志上。

    “这是第一次完成水基电解液的4伏级电池，从原理上说是很严峻的基础性突破。”杨重寅等人在给记者的一份电子邮件中说，传统商用化锂离子电池使用的是极易燃的有机电解液，安全隐患严峻。而用不可燃的水基电解液替换有机电解液的问题在于，前者电化学安稳窗口一般小于2伏，一旦电极电压超越这个数字，电解液就会失掉安稳，因而能量密度受限。

    王春生和许康称，他们曾于2015年发明晰一种高盐浓度的水基电解液，使得电化学安稳窗口到达了3伏。而在最新的研讨作业中，他们通过在负极外表做可自修正的保护层让这一窗口突破了4伏。

    科学家们解说说，最新研讨的关键在于，避免锂金属或石墨电极直接触摸水基电解液中的水分子而导致还原产氢。为此，他们开发出一种十分疏水的胶体保护层资料，均匀包覆在电极外表，有用避免了水分化副反应导致的电极失效。

    更关键的是，他们发现，在开始的充放电循环中，保护层中特定组分在负极外表原位构成更为致密疏水的固体电解液界面层，进一步钝化了负极外表，并且这一固体界面层可在部分破损情况下自我修正，保证了电池的长时间安稳性。

    王春生和许康等人指出，该研讨成果为研制高电压窗口的安全水基锂离子电池供给了新方向和思路。不过，他们也着重，现在的研讨还仅仅实验室中的概念验证，间隔商业化还有适当长的一段路要走。下一步，他们方案进一步优化和完善电解液保护层资料的化学成分和电池结构，并进步电池寿命。