一个以水为基础的锂离子电池比目前市面上的更安全。信贷:控制危害。
与军方合作，马里兰大学的研究人员制造了一个4伏锂离子电池，它在一个以水为基础的电解质上运行。由于它的成分中没有有机溶剂，电池不可能像典型的非水锂离子那样燃烧或爆炸。好的，现在有人给三星发一份备忘录。
“在过去，如果你想要高能源，你会选择一个非水的锂离子电池，但你必须在安全问题上妥协。”如果你更喜欢安全，你可以使用水电池，比如镍/金属氢化物，但你必须满足于较低的能量，”联合高级作者、美国陆军化学和材料科学研究实验室的研究员Kang Xu说。
“现在，我们表明，你可以同时获得高能源和高安全性。”
对每个人来说都更安全的电池
这段视频展示了如何在一个钉子上反复刺穿，一个四伏特的水锂离子电池最初维持它的电压，没有火，烟，或爆炸发生。这与类似非水电池的瞬时短路和爆炸风险形成了对比。
在此之前，同样的团队在2015年展示了一个水电池。这个版本只能提供3伏特，但最糟糕的是，由于所谓的“阴极挑战”，它的循环能力也很差。使用盐水溶液作为电解质的问题是它会使电池的两端(阳极或阴极电极)产生混乱。
这种基于水的锂离子电池不仅升级到4伏特，而且在电极表面有一层创新的涂层，可以避免其降解。
疏水涂层是一种经过精心设计的凝胶，可以将水分子从电极表面排出。当电池第一次被充电时，涂层就会分解并形成一个界面，永久地将固体阳极与液体电解质分开。
此外,间期大大提高水的,而狭窄的电化学稳定窗口,这是～1.23 V在热力学平衡。在电极的动力学保护下，研究人员设法找到了一个超越上述极限的电池。
在这一点上，很重要的一点是电解质也必须含有盐。下面的视频显示了一种锂金属与水发生剧烈的反应，但缓慢而不可察觉地与水-盐电解质(sWiSE)。
由于不受水的影响，电池现在还可以使用具有理想性质的阳极材料，如石墨或锂金属，可以提供更好的能量密度和循环能力。
“这里的关键创新是做出正确的凝胶，可以阻止与阳极的水接触，这样水就不会分解，也可以形成正确的相互作用，以支持高电池性能，”共同高级作者王春生说。
这种电池最大的优点是安全。它基本上不可能着火或下降，不像典型的锂离子电池，它是基于高度易燃的有机溶剂。看看这个斯坦福大学研究视觉显示热失控导致电池组件融化在温度超过1085°C。
作者在《焦耳》杂志上报道，即使电池被扎破，层间层也会与锂或锂的石墨阳极发生反应，阻止任何吸烟或火灾。
当然，也有缺点。一种是骑车能力，在100次充电后严重降级。然而，Wang和他的同事们认为，他们可以达到500个周期，或者更多，这将使电池与有机电解质电池有竞争力。
“这是我们第一次能够在水介质中稳定像石墨和锂这样的活性阳极，”徐说。这为电化学领域的许多不同领域打开了一扇广阔的窗口，包括钠离子电池、锂硫电池、涉及锌和镁的多种离子化学反应，甚至电镀和电化学合成;我们只是还没有完全探索它们。”
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