美国科学家研制出不会爆炸的水锂电池

外媒称，美国马里兰大学和美国陆军研究实验所的研究人员首次研发出使用水盐溶液作为电解液、且电压达到笔记本电脑等家用电器的使用标准4.0伏的锂离子电池，同时没有目前某些商用的非水锂电池存在的着火和爆炸风险。他们的研究结果刊登在9月6日出版的美国《焦耳》杂志上。

据英国物理科学新闻网站9月6日报道，研究论文作者之一、美国陆军研究实验所电化学和材料科学专家徐康（音）说：“过去，如果想要高能量，就要选择非水锂电池，但是需要在安全性上作出妥协。如果更注重安全性，就要接受低能量，使用镍氢电池一类的水性电池。现在，我们展示了可以同时获得高能量和高安全性。”

这项研究基于美国《科学》周刊2015年刊载的一项研究。那项研究开发出了类似的3.0伏水电解质电池，但因所谓的“负极挑战”而未能实现更高电压。负极挑战指的是由石墨或金属锂制成的电池一极会被水电解质分解。为了解决这个问题，实现电压从3伏到4伏的跨越，研究论文第一作者、马里兰大学助理研究员杨崇银（音）设计了一种可以涂在石墨或锂正极上的凝胶聚合物电解质涂层。

这种防水涂层可以不让水分子接近电极表面，并可在首次充电时分解并形成稳定界面——这层薄薄的分解物可将固体正极与液体电解质分隔开来。有了这一界面，电池就能使用理想的正极材料，同时也能提高能量密度和循环能力。

研究论文作者之一、马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院化学和生物分子工程学教授王春生说：“此处的关键创新是创造出可以阻止水与正极接触的合适的凝胶。”

添加凝胶涂层的新电池与标准非水锂电池相比提高了安全性，与其他水锂电池相比提高了能量密度。这款电池的独特之处在于，即使界面层遭到损坏（比如电池外层受损），它与锂或锂化石墨正极的反应也非常缓慢，可以防止金属直接接触电解液后导致着火或爆炸。