“两高”水性可充电电池问世 比锂离子电池更安然、更便宜

众所周知，电解液是化学电池、电解电容等利用的介质，为它们的正常事情供应离子，并担保事情中发生的化学反应是可逆的。
以是提高水性可充电电池的实用性，改良水溶液电解液，提高其电压稳定窗口，已经成为目前研究的热点。

11月19日，南京工业大学宣告，该校吴宇平、付丽君教授团队设计了一种碱性/中性稠浊的水溶液电解液体系，研发出了高电压高能量密度水溶液稠浊电解液可充电电池。
干系研究揭橥在国际化学领域顶级学术期刊《前辈能源材料》上。

“水性可充电电池是指用水溶液作为电解液的可充电电池。
”付丽君先容道，“水溶液的理论分解电压是1.23伏，实际电池中由于存在过电势，分解电压可以达到1.5—2伏，但是很难超过2伏。
而电池的能量密度与电池的电压是成正比的，即电压越高能量密度也越高，而电解液的电压窗口决定了电池可达到的最大电压，因此要提高水性可充电电池的电压，首先要提高水溶液电解液的电压稳定窗口。
我们将碱性溶液与中性溶液组合成稠浊电解液，将电解液的电压稳定窗口提高到了3伏。
”

“在水溶液电解液体系中，中性电解液的析氢电位高于碱性电解液，析氧电位低于酸性溶液，但是其电压窗口是3种溶液中最宽的。
其余，碱性溶液和中性溶液的组合相对较为随意马虎，而且这样的组合将大大拓宽电压稳定窗口。
”论文第一作者、南京工业大学袁新海博士表示。

在这个事情中，研究团队利用了阳离子交流膜作为隔膜。
“阳离子交流膜可以起到传输阳离子阻隔阴离子的浸染，从而使电解液保持稳定的pH值。
其余，在这个稠浊电解液体系中，阴、阳离子在正负极电解液中都是稳定存在的。
因而担保了这个电解液体系的稳定性。
”袁新海阐明道，只有电解液保持稳定，才能使电解液的电压窗口保持稳定，才能保持电池体系的可逆性和稳定性。

“电解液的电压稳定窗口办理了，下一步便是选用得当的正负极材料构建高电压、高能量密度水性可充电电池。
”付丽君先容，他们在研究中把稳到，锌是在碱性溶液中具有较负电位（相对付标准氢电极的电位为-1.216V）且具有较高比容量的负极材料，而锰酸锂是在中性电解液中具有较高氧化还原电位和较高比容量的正极材料，“因此将这两种材料结合起来，可以得到较高电压的水性可充电电池”。

该研究团队基于这种稠浊水溶液电解液的观点，还研发了一系列水溶液电池和水溶液电容器的事情，干系事情分别揭橥在《化学电化学》《化学通讯》《材料化学学报A》和《前辈科学》上。

（ 金 凤）

来源： 科技日报