Kurzbeschreibung der neuen Studie zu nicht explosiven Lithiumhydratbatterien

Forscher der University of Maryland und des US Army Research Laboratory haben die erste Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, die Wasser- und Salzlösung als Elektrolyt verwendet und laut ausländischen Medien eine Spannung von 4,0 Volt für Haushaltsgeräte wie Laptops aufweist. Gleichzeitig besteht bei einigen handelsüblichen nichtwässrigen Lithiumbatterien kein Brand- und Explosionsrisiko. Ihre Ergebnisse wurden in der amerikanischen Zeitschrift "Joule" veröffentlicht, die am 6. September veröffentlicht wurde.

"In der Vergangenheit muss man, wenn man hohe Energie will, nichtwässrige Lithiumbatterien wählen, aber bei der Sicherheit Kompromisse eingehen", sagte Xukang, einer der Autoren des Forschungspapiers und Experte für Elektrochemie und Materialwissenschaften bei das US Army Research Laboratory. Wenn Sie mehr auf Sicherheit achten, müssen Sie wenig Energie verbrauchen und Wasserbatterien wie Nickel-Metall-Wasserstoffbatterien verwenden. Jetzt haben wir gezeigt, dass wir sowohl hohe Energie als auch hohe Sicherheit erreichen können. ""

Die Studie basiert auf einer Studie, die in der Ausgabe 2015 der amerikanischen Zeitschrift Science veröffentlicht wurde. Die Studie entwickelte eine ähnliche 3,0-Volt-Wasserelektrolytbatterie, konnte jedoch aufgrund der sogenannten "negativen Polherausforderung" keine höhere Spannung erreichen. Die negative Polherausforderung bezieht sich auf eine Batterie aus Graphit oder metallischem Lithium, die durch einen Wasserelektrolyten zersetzt wird. Um dieses Problem zu lösen und eine Spannungsspanne von 3 bis 4 Volt zu erreichen, entwarf Yangchongyin, Assistenzforscher an der University of Maryland und Hauptautor des Forschungspapiers, eine Gelpolymer-Elektrolytbeschichtung, die auf Graphit- oder Lithium-Positive aufgebracht werden kann.

Die wasserdichte Beschichtung verhindert, dass sich Wassermoleküle der Oberfläche der Elektrode nähern, und kann sich beim ersten Laden zersetzen und eine stabile Grenzfläche bilden - eine dünne Zersetzungsschicht, die die feste positive Elektrode vom flüssigen Elektrolyten trennt. Mit dieser Schnittstelle kann die Batterie das ideale Kathodenmaterial verwenden und gleichzeitig die Energiedichte und die Recyclingfähigkeit verbessern.

"Die wichtigste Neuerung hierbei ist die Schaffung des richtigen Gels, das verhindert, dass Wasser das Positive berührt", sagte Wangchunsheng, Professor für Chemie und Biomolekulartechnik an der James Clark School of Engineering der University of Maryland, der die Studie mitverfasst hat. ""

Die neue Batterie mit Gelbeschichtung verbessert die Sicherheit im Vergleich zu nichtwässrigen Standard-Lithiumbatterien und die Energiedichte im Vergleich zu anderen Lithiumwasserbatterien. Das Besondere an dieser Batterie ist, dass selbst wenn die Grenzflächenschicht beschädigt ist (z. B. die äußere Schicht der Batterie), die Reaktion mit der positiven Elektrode aus Lithium oder Lithiumgraphit sehr langsam ist und das Metall nicht direkt berührt Elektrolyt und verursacht Feuer oder Explosion.

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