新型水系鋰離子電池更安全、性價比更高

時間:2020-01-13 10:36來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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(圖源:RPI官網(wǎng))
 
       現(xiàn)在,大多數(shù)手機、筆記本電腦和電動汽車,采用鋰離子電池提供動力。隨著充電速度越來越快,性能要求越來越高,這些電池的價格也越來越貴,而且更加易燃。據(jù)外媒報道,美國倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)的工程師,采用水溶液電解質(zhì)生產(chǎn)電池。比起傳統(tǒng)有機電解質(zhì),新電池更安全、性價比更高、性能良好。
 
       在電池內(nèi)部,正極和負極兩個電極浸在液體電解質(zhì)中。電池充放電時,液體電解質(zhì)就會傳導離子。水溶液電解質(zhì)因不可燃性而備受關注。而且,在制造過程中,與非水電解質(zhì)不同,水溶液電解質(zhì)不易受水分影響,更方便操作,成本更低。對于這種材料來說,最大的挑戰(zhàn)在于如何保持性能。“如果你對水溶液施加太多電壓,它就會電解,分解成氫和氧。”倫斯勒的機械、航空航天和核工程講座教授Nikhil Koratkar表示,“通常情況下,這種材料的電壓窗口非常有限。”
 
       在本項研究中,Koratkar及其團隊,使用一種特殊的水溶液電解質(zhì),即water-in-salt電解質(zhì),該電解質(zhì)不易發(fā)生電解。同時,研究人員采用鋰錳氧化物做正極,用鈮鎢氧化物做負極。據(jù)Koratkar介紹,鈮鎢氧化物是一種復雜的氧化物,以前從未發(fā)現(xiàn)應用于水系電池中。“事實證明,氧化鈮鎢的單位體積儲能表現(xiàn)突出。從體積方面看,這是迄今為止表現(xiàn)最好的水系鋰離子電池。”
 
       據(jù)介紹,氧化鈮鎢的重量和密度相對較大,所以,基于質(zhì)量的儲能能力接近平均水平;由于鈮鎢顆粒在電極中致密堆積,基于體積的儲能能力相當高。這種材料的晶體結(jié)構(gòu),為鋰離子提供通道,使離子快速擴散,因此可以快速充電。
 
       Koratkar表示,新電池充電速度快,而且單位體積儲電量大,這在水系電池中很罕見。對于新興應用來說,如便攜式電子設備、電動汽車和網(wǎng)格存儲,在有限的體積中盡可能多地存儲能量,這一點至關重要。
 
(責任編輯:子蕊)
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