馬里蘭大學(UMD)和美國陸軍研究實驗室(ARL)研究團隊設計出一種具有開創(chuàng)性的“水鹽”水溶液鋰離子電池技術(shù),,與當下的鋰離子電池提供同等電力、能效,且使用壽命旗鼓相當,,但不會帶來火災危險、不含毒化學品,,對環(huán)境無危害,。
該研究小組由馬里蘭大學化學與生物分子工程系副教授Chunsheng Wang和美國陸軍研究實驗室的傳感器和電設備的高級化學研究學家Kang Xu牽頭負責,科學雜志發(fā)表文章指出,,此項技術(shù)提高了含水電池的電壓和功率,,在水性電池的發(fā)展歷史中取得了重大進展。
研究人員表示,,此項研發(fā)技術(shù)應用前景廣闊,,特別是涉及到大功率千瓦級或兆瓦級的應用領(lǐng)域,如電動汽車,,電力存儲系統(tǒng)或者是對電池的安全性要求高的應用領(lǐng)域,,如飛機、艦艇或飛船,、心臟起搏器醫(yī)療設備,、軍事潛艇等應用就對電池安全性要求極高。
此項技術(shù)可將水電解液的電化學窗口電壓從不足1.5伏提升至3.0 伏,,水性鋰離子電池技術(shù)的功率和能量密度與非水性鋰離子電池不相上下,。
據(jù)美國陸軍研究實驗室能源和電力部門負責人愛德華·謝弗(Edward Shaffer)表示,這一發(fā)現(xiàn)能提高電池的安全性,。新型電池的應用范圍包括士兵攜帶和佩戴的設備,,以及用于潛艇等空間有限的設備中更安全、減少占用空間的能源存儲裝置,。
此項突破性技術(shù)的關(guān)鍵之處在于采用一種類型的水基電解質(zhì),,含超高濃度精選的鋰鹽。這種做法可改變電池的化學反應,,導致在在電極陽極形成一層薄的保護膜,,業(yè)界稱為"固體電解質(zhì)界面膜(SEI)"。此層性能穩(wěn)定的保護膜對于先進的鋰離子電池至關(guān)重要,。在此之前,,只有非水性電解質(zhì)取得過此項技術(shù)。
其他水性電池技術(shù)的電壓和能量密度與電池性能成反比,。然而,,水鹽電解質(zhì)的陽極/電解質(zhì)相間就可突破此技術(shù)瓶頸,能同時實現(xiàn)高電壓和能量密度,以及穩(wěn)定性能,。
據(jù)最新研究表明,,僅通過添加高濃度的鹽,可將之前無用的溶劑變得有用,。
Kang Xu表示:“我們的研究開辟了水性電化學裝置新的應用領(lǐng)域,,除了電池之外,還有超級電容器及電鍍設備,?!?/p>