美国陆军研究实验室的研究员徐康博士
2015年,美国陆军研究实验室的科学家利用盐水作为电解质,在新型电池的开发上取得了突破。它为商用锂离子电池提供了更安全、更环保的替代品,但当时高压盐水电池的电压相对较低。现在,这个团队在高压盐水电池方面取得了很大进展,可以在家里使用,没有爆炸和火灾的风险。
康旭博士,美国陆军研究实验室研究员(康博士
徐)说:“过去,如果你想提高电池能量,你会选择非水锂离子电池,但你必须面对一些安全风险;如果喜欢安全,可以使用镍氢/金属氢氧化物等水基电池,但一定要减少能源。现在,我们正在证明你可以同时获得高能量和高安全性。”
盐水电池的关键核心是盐和水的混合比例。
关键是有一层叫做“固体电解质膜”的保护层,在电池的电解液充电分解时,在电池的阳极周围形成一层保护膜,防止电池起火、冒烟、爆炸的化学反应,让其在更高的电压下工作。
过去认为这种保护膜不能在水基电池中形成水基电解质。然而,2015年,马里兰大学和美国陆军研究实验室的科学家正确地混合了盐和水的比例,并成功地提高了盐电池的电压。与水相比,高浓度的盐有助于保护膜的形成,电池的最大电压也从1.23伏提高到3伏,现在,研究人员开发了一种新的凝胶聚合物电解质,可以更好地排斥其表面的水,使电池电压达到4。
五.
联合高级科学家,王春生教授(马里兰大学化学与生物分子工程系春生
王)说:“这里的关键创新是制造一种合适的凝胶,可以防止水与阳极接触。一方面可以分解水,同时可以形成合适的保护膜,适应高压电池的性能。”
虽然这项开发工作很有前景,但开发团队表示,还需要进一步研究来提高盐水电池的性能。可以改进的设计包括降低材料成本和增加电池的循环充电时间。
这项技术可以为未来的士兵提供安全、无风险、高能量的锂离子电池。
王春生教授说:“目前这种电池的循环充电次数是50到100次。与目前的有机电解质电池相比,我们希望达到500次循环以上。”
研究团队估计盐水电池技术可以在五年内商业化。美国陆军研究实验室希望这项技术能够为未来的士兵提供一种安全、无风险、高能量的锂离子电池。