Studie über einen neuartigen feuerfesten Lithium-Ionen-Akku auf Wasserbasis

Ein Team chinesischer Wissenschaftler an der University of Maryland hat kürzlich einen neuen Typ von Lithium-Ionen-Batterien auf der Basis von Elektrolyten auf Wasserbasis entwickelt, der laut ausländischen Medien erstmals die für Haushaltselektronik wie Laptops erforderliche Spannung erfüllt. Und vermeiden Sie die Gefahr von Feuer und Explosion.

Unter den vorhandenen elektronischen Produkten verwenden Lithium-Ionen-Batterien nichtwässrige Elektrolyte. Die Batteriespannung eines elektronischen Geräts muss während des Betriebs dem 4-V-Standard entsprechen. Bei dieser Spannung kann Wasser jedoch leicht elektrolysiert werden. Daher werden die in lithiumbatterien üblicherweise verwendeten organischen Lösungsmittel als Elektrolyte verwendet. Diese Elektrolyte sind jedoch brennbar und explosiv. Sex, es gibt große Sicherheitsrisiken.

Es wird davon ausgegangen, dass das Forscherteam im Jahr 2015 eine hydrolytische Batterie entwickelt hat, die jedoch aufgrund der hohen Spannung von nur 3 V die Elektrodenleistung durch die wässrige Lösung und den Rückgang beeinträchtigt. Nach der Neugestaltung des Produkts arbeitete das Forschungsteam mit Wissenschaftlern wie Xukang vom US Army Research Laboratory zusammen, um diese verbesserte Version der Lithiumbatterie auf Wasserbasis zu entwickeln.

Die Forscher verwendeten eine neue Polymerbeschichtung mit speziellen Drainageeigenschaften und brachten sie auf die Elektrode auf, damit Wassermoleküle nicht in die Nähe der Elektrodenoberfläche gelangen konnten. Nach der ersten Ladung zerfällt das Gel in 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 ein kommerzielles Grundniveau erreicht hat, müssen im Vergleich zur aktuellen Lithium-Ionen-Batterie noch viele Bereiche aufgerüstet werden. Beispielsweise sind die Kosten für Zinkbatteriematerialien relativ hoch, und das Laden und Entladen kann nur das 50- bis 100-fache erreichen. Es kann jedoch nicht geleugnet werden, dass es eine wichtige Referenzbedeutung für die Batterietechnologie wie Natriumionenbatterien, Lithiumschwefelbatterien, Zinkmagnesium-Multiionbatterien, Elektroplattieren und elektrochemische Synthese hat.

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