“兩高”水溶液可充電電池問世
時間:2020-11-23 11:43來源:中國化工報 作者:周偉
點擊:
次
近日，南京工業大學對外宣布，該校吳宇平、付麗君教授團隊設計了一種堿性/中性混合的水溶液電解質體系，將水溶液電解質的電壓穩定窗口提高到了3伏，并研發出高電壓、高能量密度水溶液混合電解質可充電電池。
鋰離子電池以其高能量密度、高效率和低自放電率在便攜式電子產品和電動汽車中占據主導地位，然而使用易燃的有機電解液所引起的嚴重安全問題阻礙了其廣泛應用。而水性可充電電池雖然成本低、運行安全性高、環境友好，但由于受到水的分解電壓的限制，其能量密度遠低于有機鋰離子電池。
“水性可充電池是指用水溶液作為電解質的可充電電池。”付麗君教授介紹，“水溶液的理論分解電壓是1.23伏，實際電池中由于存在過電勢，分解電壓可以達到1.5~2伏，但很難超過2伏。我們通過使用陽離子交換膜，用堿性溶液與中性溶液組合成混合電解液體系，將水溶液電解質的電壓穩定窗口提高到了3伏。”
“在水溶液電解質體系中，中性電解液的析氫電位高于堿性電解液，析氧電位低于酸性溶液，但是其電壓窗口是3種溶液中最寬的。另外，堿性溶液和中性溶液的組合相對較為容易，而且這樣的組合將拓寬水溶液體系的電壓穩定窗口。”論文第一作者、南京工業大學袁新海博士表示。
在此項工作中，研究團隊使用了陽離子交換膜作為隔膜。“陽離子交換膜可以起到傳輸陽離子、阻隔陰離子的作用，從而使電解液保持穩定的pH值。另外在這個混合電解液體系中，陽離子在兩端電解液中都是穩定存在的，從而保證了電解液的穩定性。”袁新海解釋道，電解液的穩定才能保證電池體系的穩定，從而使電解液體系的電壓窗口保持穩定。
“電解液的電壓穩定窗口解決了，下一步就是選用合適的正負極材料來構建高電壓、高能量密度水溶液電池。”付麗君介紹。
研究團隊在以往的實驗中發現，鋅是在堿性溶液中具有負電位且具有較高比容量的金屬負極，而錳酸鋰是在中性電解液中具有較高氧化還原電位和較高比容量的正極材料。將這兩種材料結合起來，可以得到較高電壓的水性可充電池。
這種水溶液電池由于使用了不可燃且價格低廉的水溶液作為電解質，不僅比鋰離子電池更安全、成本更低，也更容易制備。這是因為鋰電池須在無水無氧條件下制備，對水和氧氣含量的要求非常高。
該研究團隊基于這種混合水溶液電解質的概念，還開展了一系列水溶液電池和水溶液電容器的工作，相關工作成果分別發表在《化學電化學》《化學通訊》《材料化學學報A》和《先進科學》上。
(責任編輯：子蕊)
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@www.astra-soft.com
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@www.astra-soft.com
猜你喜歡
-
研究人員利用機器學習開發電池技術 旨在開發10分鐘充電電池
2021-03-15 09:21 -
科學家發現氟有可能替代鋰 用于可充電電池
2020-12-15 09:04 -
《ACS Energy Letters》：超穩定的全固態鈉離子可充電電池
2020-10-06 18:56 -
動力電池創新技術一覽
2020-09-25 09:34 -
電動汽車創企Atlis展示超快充電電池與純電動平臺 用于中重型汽車
2020-02-21 10:42 -
新材料可用來制造更快充電電池
2018-07-28 11:35 -
可循環充電超萬次錳氫氣電池問世
2018-05-08 11:27 -
韓國研發出混合水溶液電池 可在30秒內充電完成
2018-03-02 09:58 -
日本團隊合成新負極材料 讓充電電池容量高壽命長
2018-02-05 09:17
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
研究人員利用機器學習開發電池技術 旨在開發10分鐘充電電池
2021-03-15 09:21 -
科學家發現氟有可能替代鋰 用于可充電電池
2020-12-15 09:04 -
《ACS Energy Letters》：超穩定的全固態鈉離子可充電電池
2020-10-06 18:56 -
動力電池創新技術一覽
2020-09-25 09:34 -
電動汽車創企Atlis展示超快充電電池與純電動平臺 用于中重型汽車
2020-02-21 10:42 -
鉀驅動可充電電池：致力于實現更可持續發展的環境
2020-02-07 10:08 -
新材料可用來制造更快充電電池
2018-07-28 11:35 -
可循環充電超萬次錳氫氣電池問世
2018-05-08 11:27
本月熱點
-
2020年鋰電池行業研究報告
2021-05-11 11:24 -
突發｜深圳一鋰電企業停止經營、解散員工！
2021-05-11 10:02 -
4月我國動力電池裝車量同比上升134.0%
2021-05-13 08:26 -
如何看待Pack內鐵鋰和三元混用
2021-06-01 09:25 -
可充電中性鋅空氣電池：進展，挑戰和未來
2021-05-19 10:59 -
揭開贛鋒鋰業的家底
2021-06-03 09:46 -
“電池荒”來襲，生產純電動汽車的車企要被卡脖子了？
2021-06-01 21:22 -
關于征集《鋰離子電池用連續式真空干燥系統技術規范》等兩項行業標準的函）征求意見程序
2021-05-31 22:53
企業微信號
微信公眾號