Neue Lithiumbatteriespannung auf Wasserbasis bis 4 Volt praktischer Standard, um Explosionsgefahr zu vermeiden

Laut dem Physicist Organization Network hat ein Team chinesischer Wissenschaftler einen neuen Typ von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, der auf Wasserelektrolyten basiert. Die Spannung hat nicht nur zum ersten Mal den 4-Volt-Standard erreicht, der für Haushaltselektronik wie Laptops erforderlich ist, sondern kann auch die Brand- und Explosionsgefahr bestehender kommerzieller Lithiumbatterien vollständig vermeiden. Die beiden verwandten Artikel wurden in den kürzlich veröffentlichten Magazinen "Science" und "Joule" veröffentlicht.

Unter den vorhandenen elektronischen Produkten verwenden Lithium-Ionen-Batterien nichtwässrige Elektrolyte. Während der Arbeit muss die Batteriespannung dem 4-Volt-Standard entsprechen, und es ist leicht, sich bei dieser Arbeitsspannung zu zersetzen. Daher verwenden Lithiumbatterien häufig organische Lösungsmittel als Elektrolyte. Solche Elektrolyte sind jedoch brennbar und explosiv, was dazu führen kann, dass elektronische Produkte in Flammen aufgehen und eine hohe Sicherheit aufweisen. versteckte Gefahren.

Das Wangchunsheng-Team der University of Maryland hat 2015 eine hydrolytische Batterie entwickelt, die jedoch nur 3 Volt erreichen kann und deren Elektrodenleistung durch wässrige Lösungen beeinträchtigt wird. Dieses Mal arbeitete Wangchunshengs Team mit Wissenschaftlern wie Xukang vom US Army Research Laboratory zusammen, um diese verbesserte Version der Lithiumbatterie auf Wasserbasis zu entwickeln.

Die Forscher entwarfen eine neue Polymergelbeschichtung. Aufgrund der speziellen Drainage können die Wassermoleküle nach dem Auftragen auf die Elektrode nicht in die Nähe der Elektrodenoberfläche gelangen. Nach der ersten Ladung zerfällt das Gel und bildet eine stabile Grenzfläche, die die Elektrode vom Elektrolyten trennt und verhindert, dass die Wassermoleküle bei Arbeitsspannung zusammenbrechen. Die Technologie verbessert nicht nur die energiespeicher- und Lade- und Entladeleistung der Batterie, sondern vermeidet auch die Gefahr einer Explosion des Elektrolyten mit organischen Lösungsmitteln vollständig.

Obwohl die Betriebsspannung der neuen Batterie das kommerzielle Niveau erreicht hat, gibt es im Vergleich zu vorhandenen Lithium-Ionen-Batterien noch viel Raum für Verbesserungen. Beispielsweise sind die Materialkosten der neuen Batterie hoch und sie kann nur 50- bis 100-mal geladen und entladen werden. Um einen kommerziellen Wettbewerbsvorteil zu erzielen, muss der Lade- und Entladezyklus mehr als das 500-fache erreichen.

Es ist jedoch nicht zu leugnen, dass das elektrochemische Behandlungsverfahren hinter der neuen Batterie eine wichtige Referenzbedeutung für die Batterietechnologie wie Natriumionenbatterie, Lithium-Schwefel-Batterie, Zink-Magnesium-Multiion-Batterie sowie Elektroplattierung und elektrochemische Synthese hat.

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