聚乙二醇(PEG)亲水性强、应用广泛,不仅是乳霜、唇膏等化妆品少不了的成分,还可以用在食品添加剂、药物等领域,而最近香港科学家还发现,这种水性聚合物也可以提高电池电解质稳定性,还可以降低制造成本与电池毒性。
锂离子电池具有高能量密度,无记忆效应,在不使用时只有缓慢电荷损失,除了消费型电子产品,在电动车与电池储能系统也可以看到他的身影,但锂离子电池尚未满足人们对安全的绝对要求。
锂电池过热、过充或多次循环使用后容易生成锂枝晶,进而刺穿隔离层导致自爆,同时锂也是种活性强、易燃性也高的金属,内部也存在腐蚀性高、容易起火的盐与有机溶剂,若是电池品质不过关,或是因高温、撞击等因素,就可能会导致自燃或爆炸。
多年来为解决这一问题,科学家也尝试各种解决方法,例如内置阻燃剂达到自动灭火的效果,或是采用水基电解质,只是前者成本高,后者则通常需要使用高浓度且有毒的盐来稳定水分子,可能会造成环境污染。
不过这次香港中文大学团队采用的 PEG 并没有此问题,它常见、制造成本与污染性都很低,将 PEG 与水、低浓度锂盐组合在一起后,可提高电解质的电化学稳定性窗口(stability window)达到 3.2V,通常太低会在电池充放电过程中发生分解,实验也指出,新型电池在 300 充放电后仍能维持稳定。
新设计还可降低制造锂离子电池成本与毒性,研究团队认为,这项研究发现为高电压窗口、高稳定性的水基电解质开辟新道路,让科学家可以研发出安全性高、成本低的环保电池。目前研究已经发表在《Nature Materials》。
- Skin cream ingredient brings stability to aqueous Li-ion battery
(首图来源:pixabay)
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