科學(xué)家們研發(fā)新型水基鋰電池， 防爆防火
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-11 14:05
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根據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)馬里蘭大學(xué)的一個(gè)華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)最近研制出了一種基于水基電解液的新型鋰離子電池，該電池不僅在電壓上首次達(dá)到了筆記本電腦等家用電子產(chǎn)品所需要的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還能避免著火和爆炸的危險(xiǎn)。
在現(xiàn)有的電子產(chǎn)品中，鋰離子電池都使用了非水性電解液。電子設(shè)備在工作時(shí)電池電壓必須要滿足 4V 的標(biāo)準(zhǔn)，但在這個(gè)電壓之下，水很容易就會(huì)被電解，所以鋰電池通常所使用的有機(jī)溶劑作為電解液，但這些電解液具有易燃易爆性，存在著極大的安全隱患。
據(jù)了解，該研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)在 2015 年時(shí)就研發(fā)了一種水電解液電池，但由于電壓最高只有 3V，且電極性能會(huì)受到水溶液的影響而下降。經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)品的重新設(shè)計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室許康等科學(xué)家，合作開(kāi)發(fā)出了這款升級(jí)版水基鋰電池。
這次研究人員通過(guò)一種新型的聚合物涂層，它具有特殊的排水性，把它涂在電極上之后，水分子就無(wú)法靠近電極表面。首次充電之后，凝膠分解成穩(wěn)定的界面，將電極和電解液隔離，阻止水分子在工作電壓下分解。該技術(shù)不僅提高了電池的儲(chǔ)能和充放電性能，還完全規(guī)避了有機(jī)溶劑電解質(zhì)易爆炸的危險(xiǎn)。
雖然新電池的工作電壓已經(jīng)達(dá)到了基本商用水平，但與目前的鋰離子電池相比，還有很多需要提升的地方。比如鋅電池材料的成本比較高，而且充放電只能達(dá)到 50 次到 100 次。但不可否認(rèn)對(duì)鈉離子電池、鋰硫電池、鋅鎂多離子電池等電池技術(shù)，以及電鍍和電化學(xué)合成等領(lǐng)域，具有重要借鑒意義。
近日，日本科學(xué)家研究出來(lái)了一款號(hào)稱是史上最安全的鋰電池，即使是在高溫環(huán)境下也不容易爆炸，安全系數(shù)特別高。有網(wǎng)友調(diào)侃道：三星抓緊用上吧。
當(dāng)時(shí)的三星Note 7電池門事件，可以說(shuō)震驚全球了，雖然只有30多起事故，但三星公司準(zhǔn)備更換250萬(wàn)部Note 7手機(jī)，費(fèi)用高達(dá)20億美元，當(dāng)時(shí)三星稱，Note7的電池比以前版本更大，3500毫安的電池比Note5高出500毫安，而且相關(guān)人士也表示第一批的Note 7在電池的可能設(shè)計(jì)上有漏洞，還有快沖功能也是一個(gè)隱患，它盡可能快地將電力充進(jìn)電池，越接近極限，潛在的問(wèn)題也很多。
因此，這次科學(xué)家研發(fā)了一種含有阻燃劑磷酸三甲酯的高濃度電解液，除了不易燃燒以外，這種電解液可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定充放電一年以上，使用壽命甚至要超過(guò)了傳統(tǒng)的鋰離子電池。
鋰電池廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車或手機(jī)等電子設(shè)備，但傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是極易燃的有機(jī)電解液，安全隱患嚴(yán)重。
來(lái)自東京大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在新一期英國(guó)《自然·能源》雜志上發(fā)文介紹說(shuō)，他們研發(fā)的是一種含有阻燃劑磷酸三甲酯的高濃度電解液。這種電解液不易燃燒，并可實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定充放電１０００多次或時(shí)長(zhǎng)一年以上，使用壽命堪比甚至超過(guò)了傳統(tǒng)的鋰離子電池。
研究小組指出，這種電解液可以使鋰離子電池的工作電壓從當(dāng)前的３．７伏特提高到４．６伏特，將適用于電動(dòng)汽車等高能量密度、高安全的儲(chǔ)能電池要求，研究小組將和有關(guān)企業(yè)推進(jìn)研究。
