美國馬里蘭大學(xué)(UMD)和美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)研究人員在研制高能電池的道路上邁出了關(guān)鍵一步。他們通過對(duì)陰極進(jìn)行新型化學(xué)轉(zhuǎn)化，改進(jìn)了鹽中水電池的性能。早在2015年《科學(xué)》(Science)上發(fā)表的鹽包水電解質(zhì)的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，研究人員添加了一個(gè)新陰極。這種新型陰極材料缺乏過渡金屬，平均工作電位為4.2伏，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，并提供了前所未有的能量密度，可與非水鋰離子電池相比，甚至可能更高，新研究成果2019年5月9日發(fā)表在《自然》上。

加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)的Jeffrey Dahn教授說：馬里蘭大學(xué)和陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究產(chǎn)生了我所見過最有創(chuàng)意的新電池化學(xué)，在至少10在年期間，然而，能否制造出壽命長的實(shí)用設(shè)備還有待觀察。利用石墨結(jié)構(gòu)中的可逆鹵素插入，利用超濃縮的水電解質(zhì)，該團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了以前認(rèn)為不可能的能量密度。研究人員發(fā)現(xiàn)，鹽水電池的超濃縮溶液，結(jié)合石墨陽極在電池內(nèi)部自動(dòng)構(gòu)建和重新形成保護(hù)層的能力，使電池具有穩(wěn)定、持久、高能量的特點(diǎn)。

該論文的第一作者之一、UMD化學(xué)與生物分子工程系的助理科學(xué)家楊崇銀(音譯)說：這種新陰極化學(xué)恰好在我們之前開發(fā)的‘鹽中水’水電解質(zhì)中運(yùn)行得很理想，這使得它更加獨(dú)特——它將非水體系的高能量密度與水體系的高安全性結(jié)合起來。該論文的第一作者之一、化學(xué)與生物分子工程系的研究員陳冀(音譯)說：這種新型的‘轉(zhuǎn)化-插入’化學(xué)繼承了石墨插入反應(yīng)的高能量和優(yōu)異可逆性。由王春生教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，兼任化學(xué)系和生物化學(xué)系；康旭，ARL研究員；ARL的科學(xué)家Oleg Borodin已經(jīng)把電池推進(jìn)了一個(gè)可測(cè)試的階段：

一個(gè)小按鈕的大小，通常用作研究實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試工具。還需要更多研究來將其擴(kuò)展成一種實(shí)用、可制造的電池。本研究的水基電池能量輸出比普通基于可燃有機(jī)液體的手機(jī)電池的能量密度增加了25%，但是更加安全。這種新型陰極每克可以承受240毫安的電流，可以工作一小時(shí)，大約是目前手機(jī)和筆記本電腦中常見陰極電流的兩倍。含水鹽電池最終可用于千瓦或兆瓦級(jí)的大能量應(yīng)用，或電池安全和毒性是主要關(guān)注的領(lǐng)域，包括飛機(jī)、海軍艦艇或宇宙飛船的非易燃電池。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?馬里蘭大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《科學(xué)》,《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1175-6

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