新型水系锂电池更安全、性价比更高

（图源：RpI官网）

今朝，大多数手机、笔记本电脑和电动车，采用锂电池供应动力。随着充电速度越来越快，性能要求越来越高，这些电池的价格也越来越贵，而且更加易燃。据外媒报道，美国伦斯勒理工学院（RensselaerpolytechnicInstitute）的工程师，采用水溶液电解质加工电池。比起传统有机电解质，新电池更安全、性价比更高、性能良好。

在电池内部，正极和负极两个电极浸在液体电解质中。电池充放电时，液体电解质就会传导离子。水溶液电解质因不可燃性而备受关注。而且，在制造过程中，与非水电解质不同，水溶液电解质不易受水分影响，更方便操作，成本更低。关于这种材料来说，最大的挑战在于要怎么样保持性能。“倘若你对水溶液施加太多电压，它就会电解，分析成氢和氧。”伦斯勒的机械、航空航天和核工程讲座教授NikhilKoratkar表示，“通常情况下，这种材料的电压窗口非常有限。”

在本项研究中，Koratkar及其团队，使用一种特殊的水溶液电解质，即water-in-salt电解质，该电解质不易发生电解。同时，研究人员采用锂锰氧化物做正极，用铌钨氧化物做负极。据Koratkar解析，铌钨氧化物是一种复杂的氧化物，往日从未发现使用于水系电池中。“事实证明，氧化铌钨的单位体积储能表现突出。从体积方面看，这是迄今为止表现最好的水系锂电池。”

据解析，氧化铌钨的重量和密度相对较大，所以，基于质量的储能能力接近均匀水平；由于铌钨颗粒在电极中致密堆积，基于体积的储能能力相当高。这种材料的晶体结构，为锂离子供应通道，使离子快速扩散，因此可以快速充电。

Koratkar表示，新电池充电速度快，而且单位体积储电量大，这在水系电池中很罕见。关于新兴使用来说，如便携式电子设备、电动车和网格存储，在有限的体积中尽可能多地存储能量，这一点至关紧要。

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