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UMD能源研究中心和马里兰纳米中心的Wang这样说到:“通过这项研究,我们可以将液相电解质的电化学窗口从不足1.5V提高到3V左右,并获得了2.3V的高电压全水的锂电池,首次证实了液相电池在功率和能量密度方面能够与那些为移动、数字生活供电的无水锂离子电池相竞争。”
根据ARL能源与动力部门负责人、已退役的Edward Shaffer中校的说法,这种新方法相比当前的电池而言具有巨大的潜在优势。他说:“士兵携带这种电池并与之发生摩擦,不会发生热、化学以及环境的安全问题;对狭窄空间特别是潜艇而言,这种电池安全且可减少占用空间;是军事平台和系统的新型混合动力解决方案。”
这一突破的关键在于含有超高浓度、精心挑选的锂盐的一类水系电解质。这种方法改变了电池的化学反应,导致在负极上形成一层很薄的保护薄膜,这在水系电池中是首次出现。电池科学当中成为固体电解质界面(SEI),这种保护性的稳定薄膜是先进锂电池高性能特征所必需的,但过去只在污水的电解质溶液当中实现。
该论文第一作者、Wang研究团队成员之一、UMD博士后LiuminSuo说:“我们的研究最重要的是在基本层面上取得了突破。在此之前没有可能在水系电池中形成SEI的观点,但我们证明了这可以实现。”
UMD和ARL团队将这种新型“盐水”电池的性能与其他水系电池系统进行了比对。他们发现,其他高稳定性的水系电池只有牺牲电压和能量密度才能实现,反之亦然。然而,这种“盐水”电解液当中负极/电解质中间相的形成打破了高稳定性和高电压之间的反比关系,使其能够同时实现。
加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)电池方面的研究员Jeff Dahn评论说:“锂离子电池领域的研究人员最近通过添加高浓度的盐,发现了之前‘没什么用的’溶剂可以使锂离子电池发挥作用。Suo等人的这项研究将这种想法延伸到溶剂水的情况。通过扩大工作电压窗口至3V左右,可能获得新一代更安全且可能更廉价的锂离子电池。”注:Jeff Dahn并未参与该项研究。
他补充说:“只有进一步的研究和开发工作能够验证这一发现的实用性,所以需要谨慎评估该技术的潜在应用,甚至是任何基础的研究进展。”
Xu表示:“我们的发现开辟了水系电化学装置的一条全新大道,不仅仅是电池,还可以是超级电容器和电镀设备等器件。”
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