休斯顿大学(University of Houston)开发具有更高电压和安全性的先进水系电池

电动悟空摘录 锂离子电池具有优异的电池容量、效率和使用寿命，已广泛应用于手机、电动汽车等领域。预计未来几年将占可充电电池市场的80%。但这类电池也有一定的局限性，如成本高、火灾或爆炸风险极端。

(图片来源:休斯顿大学)

据外媒报道，休斯顿大学（University of Houston）电池专家认为，普通水系电池(使用水基电解质)将更具竞争力。Yan Yao研究人员的想法是开发具有更高电压和安全性的先进水系电池。

Yao等人回顾了可充电水系电池的发展。通过现代水系电池设计（Designing modern aqueous batteries）本文重点关注过去十年的关键突破，为新研究提供指导和方向。

水系电池的应用

目前，各领域都在积极推进电气化，消费电子产品和电动汽车的不断发展，对电池的需求也越来越高。现有商用水基电池的能量密度和耐久性较低，难以满足运输、电网存储等大规模应用的需求。然而，研究人员强调，材料、化学创新等研究进展为开发更先进的现代水系统电池创造了新的机遇。

可充电水性电池具有原材料丰富、成本低、制造环境不复杂、不可燃、制造工艺简单、功率高（决定充电时间和100公里加速时间）等优点。当然，这种电池也有缺点，如热电化学稳定窗窄、操作错误导致爆炸和能量密度低。

据研究人员介绍，用创新材料制造的现代电池版本正处于商业化的早期阶段，这是突破下一个重大电池研究过渡的关键发展。研究人员的目标是创造一个两全其美的先进水电池。Yao这种新型水基电池将提供更好的安全性和更高的电压。

突破性水系电池设计

设计彻底改变电池市场，设计新的改进水系电池并不容易。为了创建理想的电池版本，需要大量新的、复杂的技术，如混合匹配离子选择膜和涂层、贫水电解质、新的电极反应和模块化电池设计。

据研究人员介绍，其目标是扩大电化学稳定性窗口，使电池化学在更宽的电压范围内工作，产生更多的能量，带来新的机会。助理教授Yanliang "Leonard" Liang如何整合不同的组件将对该领域产生深远的影响。研究人员必须混合，尝试新的组合。有时候一方面会有所改善，另一方面会有所妥协。为了实现高能量和高安全性的双重目标，所有的工作都是智能组合。

Liang希望借助现代工具和新发现实现这一理想。为此，研究人员必须不断寻求改进。未来的水电池不仅能提供更高的能量和安全性，还能减少电池处理的环境影响，这是激励研究人员的绝佳动机。

最近，Yao和Liang一个名字成立了LiBeyond休斯顿大学最初开发的创新电池技术正在扩大和进一步发展。这些技术可以应用于电动汽车等交通领域，有助于为整个车队提供动力，实现电网的大规模存储。Yao在电网可靠性至关重要的情况下，如飓风、冬季风暴等紧急情况，这将尤为重要。”