马里兰大学创造高能锂离子水系电池

据了解,马里兰大学研究者首次在石墨中引入卤素转换插层化学,开发新型的复合电极,比容量为243mAh/g,平均电位为4.2V。他们将所开发的复合阴极与钝化石墨阳极相结合,创造出约达4V的高能锂离子水系电池,能量密度为460Wh/kg,库仑效率约为100%。

黄色氧化钨图片

据业内人员透露,“water-in-salt”(WIBS)电解质越来越受科学家们的青睐,其能增大水溶液锂离子电池的电化学窗口,约达4伏特,使高压阴极与低电位石墨阳极耦合成为可能。另外,值得了解的是,经过纳米化后的过渡金属氧化物如纳米氧化钨阴极的锂插入能力也相当大,吸附离子的能力超强,可让电池容量大幅度提升(约达693mAh/g),且具备可逆性。

锂电池图片

高能锂离子水系电池基于负离子转换-插层机制,结合高密度的转换反应,具有插层的优良可逆性,能提高电池安全性。通过石墨中卤素阴离子的氧化还原反应,将无水LiBr、LiCl与石墨按最佳质量比为2:1:2混合,合成一种含有等摩尔卤化锂盐(LiBr)0.5(LiCl)0.5-石墨(简称LBC-G)的复合电极。而高浓度的WIBS电解质,把部分水合LiBr/LiCl限制在固体阴极基体中。经氧化后,Br0和Cl0序贯插入石墨基质中,作为固体石墨插层化合物(GICs)稳定下来。

锂离子水系电池从根本上不同于“双离子”电池,其能量密度远超过“双离子”电池与最先进的非水液态锂离子电池。

 

 

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