非爆発性リチウム水和電池に関する新しい研究の簡単な説明

メリーランド大学と米陸軍研究所の研究者は、電解質として水と塩溶液を使用し、ラップトップなどの家庭用電化製品用に4.0ボルトの電圧を持つ最初のリチウムイオン電池を開発しました。同時に、一部の市販の非水系リチウム電池には、火災や爆発の危険性はありません。彼らの調査結果は、9月6日に発行されたアメリカの「ジュール」誌に掲載されました。

「これまで、高エネルギーが必要な場合は、非水系リチウム電池を選択する必要がありますが、安全性について妥協する必要があります」と、研究論文の著者の1人であり、電気化学および材料科学の専門家であるXukang氏は述べています。米陸軍研究所。安全性にもっと注意を払う場合は、低エネルギーを受け入れ、ニッケル金属水素電池などの水電池を使用する必要があります。これで、高エネルギーと高セキュリティの両方を実現できることを実証しました。 「」

この調査は、アメリカンジャーナルサイエンスの2015年号に掲載された調査に基づいています。この研究では、同様の3.0ボルトの水電解質バッテリーを開発しましたが、いわゆる「負極チャレンジ」のために、より高い電圧を達成できませんでした。負極チャレンジとは、水電解質によって分解されるグラファイトまたは金属リチウムで作られたバッテリーを指します。この問題を解決し、3〜4ボルトの電圧スパンを達成するために、メリーランド大学の助手研究者であり、研究論文の筆頭著者であるYangchongyinは、グラファイトまたはリチウムポジに適用できるゲルポリマー電解質コーティングを設計しました。

防水コーティングは、水分子が電極の表面に近づくのを防ぎ、最初に充電されたときに分解して安定した界面を形成することができます-固体の正極を液体電解質から分離する分解の薄い層。このインターフェースにより、バッテリーは理想的なカソード材料を使用できると同時に、エネルギー密度とリサイクル能力を向上させることができます。

「ここでの重要な革新は、水がポジティブに触れるのを防ぐ適切なゲルを作成することです」と、この研究を共同執筆したメリーランド大学のジェームズクラーク工学部の化学および生体分子工学の教授であるWangchunshengは述べました。 「」

ゲルコーティングを施した新しい電池は、標準の非水系リチウム電池と比較して安全性を向上させ、他のリチウム水電池と比較してエネルギー密度を向上させます。この電池の特徴は、界面層が損傷した場合（電池の外層の損傷など）でも、リチウムまたはリチウムグラファイトの正極との反応が非常に遅く、金属が直接接触するのを防ぐことです。電解質および火災または爆発を引き起こします。

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