Краткое описание нового исследования невзрывоопасных гидратированных литиевых батарей

По данным зарубежных СМИ, исследователи из Университета Мэриленда и Исследовательской лаборатории армии США разработали первую литий-ионную батарею, в которой в качестве электролита используется вода и солевой раствор, а напряжение 4,0 вольта для бытовой техники, такой как ноутбуки. В то же время некоторые коммерческие неводные литиевые батареи не представляют опасности возгорания и взрыва. Их выводы были опубликованы 6 сентября в американском журнале "Джоуль".

«Раньше, если вам нужна была высокая энергия, вам приходилось выбирать неводные литиевые батареи, но вам нужно идти на компромисс в отношении безопасности», - сказал Сюкан, один из авторов исследовательской статьи и эксперт по электрохимии и материаловедению в компании. Исследовательская лаборатория армии США. Если вы уделяете больше внимания безопасности, вы должны принять низкое энергопотребление и использовать водяные батареи, такие как никель-металл-водородные батареи. Теперь мы продемонстрировали, что можем достичь как высокой энергии, так и высокой безопасности. "

Исследование основано на исследовании, опубликованном в выпуске американского журнала Science за 2015 год. В ходе исследования была разработана аналогичная батарея с водяным электролитом на 3,0 В, но не удалось достичь более высокого напряжения из-за так называемой «проблемы с отрицательным полюсом». Проблема отрицательного полюса относится к батарее, сделанной из графита или металлического лития, который разлагается водным электролитом. Чтобы решить эту проблему и достичь диапазона напряжений от 3 до 4 вольт, Янчжуньин, младший научный сотрудник Университета Мэриленда и ведущий автор исследовательской работы, разработал покрытие из гелевого полимерного электролита, которое можно наносить на графитовые или литиевые положительные элементы.

Водонепроницаемое покрытие предотвращает приближение молекул воды к поверхности электрода и может разлагаться и образовывать стабильную границу раздела при первой зарядке - тонкий слой разложения, который отделяет твердый положительный электрод от жидкого электролита. Благодаря этому интерфейсу в аккумуляторе может использоваться идеальный катодный материал, а также повышается плотность энергии и возможность повторного использования.

«Ключевым нововведением здесь является создание правильного геля, который предотвращает попадание воды на позитив», - сказал Вангчуньшэн, профессор химии и биомолекулярной инженерии в инженерной школе Джеймса Кларка в Университете Мэриленда, который является соавтором исследования. "

Новая батарея с гелевым покрытием повышает безопасность по сравнению со стандартными неводными литиевыми батареями и улучшает удельную энергию по сравнению с другими водно-литиевыми батареями. Уникальность этой батареи заключается в том, что даже если интерфейсный слой поврежден (например, поврежден внешний слой батареи), его реакция с положительным электродом из лития или литиевого графита очень медленная, что не позволяет металлу напрямую касаться электролита и стать причиной пожара или взрыва.

Страница содержит содержимое машинного перевода.