馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗室的科學家們,已經用高濃度水鹽打造出了安全綠色的電池,并且可在大規模電網存儲、宇宙飛船、以及心臟起搏器等領域發揮重要的作用。當前許多電池都采用了在陰極附近分解電解質來供能的設計,并且形成了一個所謂的“固體電解質界面層”(SEI Layer)——盡管絕緣,但仍允許離子通過。
SEI允許電池運行于更高的電壓,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構,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。
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界面層(簡稱SEI)。
現在,王春生(Chunsheng Wang)、徐康(Kang Xu,音譯)及其團隊,已經首次成功地在一個水性電池中創建出了SEI,這項研究為更安全和綠色的電池而鋪平了道路。
科學家們從海水電池中獲得了靈感,然后使用了精心挑選的鋰鹽將這個概念發揮到極致,最終打造出了一個鹽水比例6:1的水性電解液。
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界面層,而最大電壓可以從1.23V提升至3V。
測試中,該團隊的原型電池已實現了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,只有高循環和穩定這兩個優勢。本次研究的詳情,已經發表在近日出版的《科學》(Science)期刊上。