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木虫 (职业作家)

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[交流] 水盐电池研究新突破:可带来更加绿色安全的电能存储已有2人参与

马里兰大学和美国陆军研究实验室的科学家们,已经用高浓度水盐打造出了安全绿色的电池,并且可在大规模电网存储、宇宙飞船、以及心脏起搏器等领域发挥重要的作用。当前许多电池都采用了在阴极附近分解电解质来供能的设计,并且形成了一个所谓的“固体电解质界面层”(SEI Layer)——尽管绝缘,但仍允许离子通过。

SEI允许电池运行于更高的电压,且自放电更慢。它是如此的重要,以至于商用锂离子电池都包含了这一结构,即使这让它不得不采用一种能(在罕见情况下)快速过热的易燃电解质。
不过,我们还可以采用更安全的替代品——比如水性电解液——然而此前,没有人相信可以做到在这样的媒介中形成固体电解质界面层(简称SEI)。
现在,王春生(Chunsheng Wang)、徐康(Kang Xu,音译)及其团队,已经首次成功地在一个水性电池中创建出了SEI,这项研究为更安全和绿色的电池而铺平了道路。

科学家们从海水电池中获得了灵感,然后使用了精心挑选的锂盐将这个概念发挥到极致,最终打造出了一个盐水比例6:1的水性电解液。
这种高浓度的盐(接近饱和水平),意味着可以形成一个固体电解质界面层,而最大电压可以从1.23V提升至3V。
测试中,该团队的原型电池已实现了2.4V的电压,整个电池的能量密度约为100瓦时/千克,并且能够在超过1000次的充放电周期中保持稳定的性能。
此前,水性电池在电压和能量密度面前,只有高循环和稳定这两个优势。本次研究的详情,已经发表在近日出版的《科学》(Science)期刊上。

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