鉅大LARGE | 點擊量:1029次 | 2021年11月02日
水鹽電池研究新突破:可帶來更加綠色安全的電能存儲
馬里蘭大學(xué)和美國陸軍研究實驗室的科學(xué)家們,已經(jīng)用高濃度水鹽打造出了安全綠色的電池,并且可在大規(guī)模電網(wǎng)存儲、宇宙飛船、以及心臟起搏器等領(lǐng)域發(fā)揮重要的用途。當(dāng)前許多電池都采用了在陰極附近分解電解質(zhì)來供能的設(shè)計,并且形成了一個所謂的“固體電解質(zhì)界面層”(SEILayer)——盡管絕緣,但仍允許離子通過。
SEI允許電池運(yùn)行于更高的電壓,且自放電更慢。它是如此的重要,以至于商用鋰離子電池都包含了這一結(jié)構(gòu),即使這讓它不得不采用一種能(在罕見情況下)快速過熱的易燃電解質(zhì)。
不過,我們還可以采用更安全的替代品——比如水性電解液——然而此前,沒有人相信可以做到在這樣的媒介中形成固體電解質(zhì)界面層(簡稱SEI)。
現(xiàn)在,王春生(ChunshengWang)、徐康(KangXu,音譯)及其團(tuán)隊,已經(jīng)首次成功地在一個水性電池中創(chuàng)建出了SEI,這項研究為更安全和綠色的電池而鋪平了道路。
科學(xué)家們從海水電池中獲得了靈感,然后使用了精心選擇的鋰鹽將這個概念發(fā)揮到極致,最終打造出了一個鹽水比例6:1的水性電解液。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這種高濃度的鹽(接近飽和水平),意味著可以形成一個固體電解質(zhì)界面層,而最大電壓可以從1.23V提升至3V。
測試中,該團(tuán)隊的原型電池已實現(xiàn)了2.4V的電壓,整個電池的能量密度約為100瓦時/千克,并且能夠在超過1000次的充放電周期中保持穩(wěn)定的性能。
此前,水性電池在電壓和能量密度面前,只有高循環(huán)和穩(wěn)定這兩個優(yōu)勢。本次研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》(Science)期刊上。