香港中文大学从护肤霜成分分解出一种不易燃相对安全的水系锂电池

2020-09-02 15:18 ryder

香港中文大学(CUHK)工程系在中国的研究团队将一种新的电解质引入了水系锂离子电池中,这在改善高纯锂电池方面取得了重要进展。这种电解质通常用于护肤霜。 它价格便宜,不易燃,毒性小,对环境友好,并能产生稳定的日常使用电压。  
 
基于先前对水基锂离子电池的研究,该团队将“分子聚集”引入了新型水系电解质中,取代了使用锂离子盐作为主要稳定剂的方法。
 
手机,笔记本电脑,甚至电动汽车以及其他电子设备和电子产品在许多方面都改善了我们的日常生活,并且它们都使用锂离子电池。 由于锂离子电池可以充电并且可以稳定地输出能量,因此它们已成为此类产品的核心。 尽管经过多年的研究,锂离子电池仍需要依靠有毒和易燃的有机电解质来发电,但严重的安全隐患仍未得到解决,诸如三星智能手机爆炸,波音飞机电池起火和电动汽车等新闻 继续发生电池着火,表明不能保证锂离子电池的安全。  
   
“分子聚集”是活细胞中的常见现象。 它描述了当大分子(蛋白质,复合糖,多糖等)或小亲水分子(代谢物,渗透物)达到一定浓度时的溶液。 分子的性质将发生实质性变化。 由于环境拥挤,由于水的氢键结构变化,水溶剂的活性将降低。  
 
研究小组选择使用聚乙二醇或PEG复制电解质中的“分子聚集”现象。  PEG是一种水溶性聚合物,可以轻松地与水基电池结合使用。 它也是护肤霜和个人润滑剂的基础。 它甚至可以用作牙膏,食品和饮料中的消泡剂。  
 
研究人员说:“这种电解质可以使用许多水性电解质无法使用的电极材料。更重要的是,这项研究发现,它为电压范围更大,稳定性更高的水性电解质提供了一种设计。 新平台可以实现安全,低成本和环保的储能设备。”
 
通过使用这种新型稳定剂,LiMn2O4阴极和Li4Ti5O12阳极,该团队成功地将水性电解质的稳定性范围扩大到3.2V,并证明了这种新型电解质已用于300多次充电和放电循环中 ,可使电池能量密度高达75至100Wh / kg,并能稳定工作; 使用凝胶涂层可以进一步将电池的工作电压提高到4.0V以上,几乎消除了水基锂离子电池中的常见副作用(氢/氧)。 研究人员还进行了可燃性测试,以验证新型电解液的耐火性,从而大大提高了锂离子电池的安全性。

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