水性可充电电池面世，比锂离子电池更安全、本钱更低，更简单制备

锂离子电池以其高能量密度、高效率和低自放电率在便携式电子产品和电动汽车中占有主导地位，可是运用易燃的有机电解液所引起的严峻安全问题阻止了它的广泛应用。水性可充电电池因为运用了不可燃且价格低廉的水溶液(即用水作溶剂的溶液)作为电解液，不只比锂离子电池更安全、本钱更低，也更简单制备。但因为遭到水分化电压的约束，现在水性可充电电池的能量密度远低于锂离子电池。

众所周知，电解液是化学电池、电解电容等运用的介质，为它们的正常作业供给离子，并确保作业中产生的化学反应是可逆的。所以进步水性可充电电池的实用性，改进水溶液电解液，进步其电压安稳窗口，已经成为现在研讨的热门。

11月19日，南京工业大学宣告，该校吴宇平、付丽君教授团队规划了一种碱性/中性混合的水溶液电解液系统，研制出了高电压高能量密度水溶液混合电解液可充电电池。相关研讨宣布在世界化学范畴尖端学术期刊《先进动力资料》上。

“水性可充电电池是指用水溶液作为电解液的可充电电池。”付丽君介绍道，“水溶液的理论分化电压是1.23伏，实践电池中因为存在过电势，分化电压能够到达1.5—2伏，可是很难超越2伏。而电池的能量密度与电池的电压是成正比的，即电压越高能量密度也越高，而电解液的电压窗口决议了电池可到达的最大电压，因而要进步水性可充电电池的电压，首先要进步水溶液电解液的电压安稳窗口。咱们将碱性溶液与中性溶液组合成混合电解液，将电解液的电压安稳窗口进步到了3伏。”

“在水溶液电解液系统中，中性电解液的析氢电位高于碱性电解液，析氧电位低于酸性溶液，可是其电压窗口是3种溶液中最宽的。别的，碱性溶液和中性溶液的组合相对较为简单，并且这样的组合将大大拓展电压安稳窗口。”论文榜首作者、南京工业大学袁新海博士表明。

在这个作业中，研讨团队运用了阳离子交流膜作为隔阂。“阳离子交流膜能够起到传输阳离子隔绝阴离子的效果，从而使电解液坚持安稳的pH值。别的，在这个混合电解液系统中，阴、阳离子在正负极电解液中都是安稳存在的。因而确保了这个电解液系统的安稳性。”袁新海解释道，只要电解液坚持安稳，才干使电解液的电压窗口坚持安稳，才干坚持电池系统的可逆性和安稳性。

“电解液的电压安稳窗口处理了，下一步便是选用适宜的正负极资料构建高电压、高能量密度水性可充电电池。”付丽君介绍，他们在研讨中注意到，锌是在碱性溶液中具有较负电位(相对于规范氢电极的电位为-1.216V)且具有较高比容量的负极资料，而锰酸锂是在中性电解液中具有较高氧化复原电位和较高比容量的正极资料，“因而将这两种资料结合起来，能够得到较高电压的水性可充电电池”。

该研讨团队根据这种混合水溶液电解液的概念，还研制了一系列水溶液电池和水溶液电容器的作业，相关作业别离宣布在《化学电化学》《化学通讯》《资料化学学报A》和《先进科学》上。