新型水系鋰電池更安全、性價比更高

（圖源：RpI官網）

今朝，大多數手機、筆記本電腦和電動車，采用鋰電池供應動力。隨著充電速度越來越快，性能要求越來越高，這些電池的價格也越來越貴，而且更加易燃。據外媒報道，美國倫斯勒理工學院（RensselaerpolytechnicInstitute）的工程師，采用水溶液電解質加工電池。比起傳統有機電解質，新電池更安全、性價比更高、性能良好。

在電池內部，正極和負極兩個電極浸在液體電解質中。電池充放電時，液體電解質就會傳導離子。水溶液電解質因不可燃性而備受關注。而且，在制造過程中，與非水電解質不同，水溶液電解質不易受水分影響，更方便操作，成本更低。關于這種材料來說，最大的挑戰在于要怎么樣保持性能。“倘若你對水溶液施加太多電壓，它就會電解，分析成氫和氧。”倫斯勒的機械、航空航天和核工程講座教授NikhilKoratkar表示，“通常情況下，這種材料的電壓窗口非常有限。”

在本項研究中，Koratkar及其團隊，使用一種特殊的水溶液電解質，即water-in-salt電解質，該電解質不易發生電解。同時，研究人員采用鋰錳氧化物做正極，用鈮鎢氧化物做負極。據Koratkar解析，鈮鎢氧化物是一種復雜的氧化物，往日從未發現使用于水系電池中。“事實證明，氧化鈮鎢的單位體積儲能表現突出。從體積方面看，這是迄今為止表現最好的水系鋰電池。”

據解析，氧化鈮鎢的重量和密度相對較大，所以，基于質量的儲能能力接近均勻水平；由于鈮鎢顆粒在電極中致密堆積，基于體積的儲能能力相當高。這種材料的晶體結構，為鋰離子供應通道，使離子快速擴散，因此可以快速充電。

Koratkar表示，新電池充電速度快，而且單位體積儲電量大，這在水系電池中很罕見。關于新興使用來說，如便攜式電子設備、電動車和網格存儲，在有限的體積中盡可能多地存儲能量，這一點至關緊要。

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