新型水系鋰離子電池更安全、性價比更高
時間:2020-01-13 10:36來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖源：RPI官網）
現在，大多數手機、筆記本電腦和電動汽車，采用鋰離子電池提供動力。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（Rensselaer Polytechnic Institute）的工程師，采用水溶液電解質生產電池。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。對于這種材料來說，最大的挑戰在于如何保持性能。“如果你對水溶液施加太多電壓，它就會電解，分解成氫和氧。”倫斯勒的機械、航空航天和核工程講座教授Nikhil Koratkar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介紹，鈮鎢氧化物是一種復雜的氧化物，以前從未發現應用于水系電池中。“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離子電池。”
據介紹，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平均水平；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，為鋰離子提供通道，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。對于新興應用來說，如便攜式電子設備、電動汽車和網格存儲，在有限的體積中盡可能多地存儲能量，這一點至關重要。
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