（圖源：RPI官網(wǎng)）

現(xiàn)在，大多數(shù)手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車，采用鋰離子電池提供動(dòng)力。隨著充電速度越來(lái)越快，性能要求越來(lái)越高，這些電池的價(jià)格也越來(lái)越貴，而且更加易燃。據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院（Rensselaer Polytechnic Institute）的工程師，采用水溶液電解質(zhì)生產(chǎn)電池。比起傳統(tǒng)有機(jī)電解質(zhì)，新電池更安全、性價(jià)比更高、性能良好。

在電池內(nèi)部，正極和負(fù)極兩個(gè)電極浸在液體電解質(zhì)中。電池充放電時(shí)，液體電解質(zhì)就會(huì)傳導(dǎo)離子。水溶液電解質(zhì)因不可燃性而備受關(guān)注。而且，在制造過(guò)程中，與非水電解質(zhì)不同，水溶液電解質(zhì)不易受水分影響，更方便操作，成本更低。對(duì)于這種材料來(lái)說(shuō)，最大的挑戰(zhàn)在于如何保持性能。“如果你對(duì)水溶液施加太多電壓，它就會(huì)電解，分解成氫和氧?！眰愃估盏臋C(jī)械、航空航天和核工程講座教授Nikhil Koratkar表示，“通常情況下，這種材料的電壓窗口非常有限?！?/p>

在本項(xiàng)研究中，Koratkar及其團(tuán)隊(duì)，使用一種特殊的水溶液電解質(zhì)，即water-in-salt電解質(zhì)，該電解質(zhì)不易發(fā)生電解。同時(shí)，研究人員采用鋰錳氧化物做正極，用鈮鎢氧化物做負(fù)極。據(jù)Koratkar介紹，鈮鎢氧化物是一種復(fù)雜的氧化物，以前從未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于水系電池中。“事實(shí)證明，氧化鈮鎢的單位體積儲(chǔ)能表現(xiàn)突出。從體積方面看，這是迄今為止表現(xiàn)最好的水系鋰離子電池?！?/p>

據(jù)介紹，氧化鈮鎢的重量和密度相對(duì)較大，所以，基于質(zhì)量的儲(chǔ)能能力接近平均水平；由于鈮鎢顆粒在電極中致密堆積，基于體積的儲(chǔ)能能力相當(dāng)高。這種材料的晶體結(jié)構(gòu)，為鋰離子提供通道，使離子快速擴(kuò)散，因此可以快速充電。

Koratkar表示，新電池充電速度快，而且單位體積儲(chǔ)電量大，這在水系電池中很罕見(jiàn)。對(duì)于新興應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和網(wǎng)格存儲(chǔ)，在有限的體積中盡可能多地存儲(chǔ)能量，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

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