美國科學(xué)家開發(fā)出一種水性電池，能穩(wěn)定循環(huán)2000次。鑒于水性電池比非水性鋰電池更安全，其有望成為鋰離子電池的補(bǔ)充，應(yīng)用于電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。相關(guān)研究發(fā)表于新一期《自然·納米技術(shù)》雜志。

鋰離子載體雙相電解質(zhì)設(shè)計(jì)圖。圖片來源：《自然·納米技術(shù)》

水性電池是一種以水溶液為電解液的電池。與傳統(tǒng)非水性鋰離子電池相比，水性電池使用基于水的電解質(zhì)，不存在易燃風(fēng)險(xiǎn)，大大降低了使用過程中的安全隱患。此外，相比傳統(tǒng)電池類型，水性電池對(duì)環(huán)境污染更小，更加環(huán)保。水性電池的安全性和環(huán)保性特點(diǎn)，有望廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

但是，水性電池也有諸多不足之處。首先，由于電解液為水溶液，其離子傳輸速度較慢，導(dǎo)致水性電池的能量密度相對(duì)較低。其次，如果水性電池的電解質(zhì)中出現(xiàn)雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)的穩(wěn)定性下降，影響電池壽命和性能表現(xiàn)。這些短板使水性電池目前的應(yīng)用范圍有限。

為攻克上述難題，在最新研究中，科學(xué)家開發(fā)出一種水性/有機(jī)雙層電解質(zhì)，而且使用鋰納米簇來增強(qiáng)電解質(zhì)的性能。這些納米簇由12-冠醚-4和四甘醇二甲醚制成。

這種設(shè)計(jì)克服了水性電池電解質(zhì)的問題，增強(qiáng)了電解質(zhì)的穩(wěn)定性，也降低了其內(nèi)部電阻，使電池實(shí)現(xiàn)了高循環(huán)壽命（2000次循環(huán)）。

這種新型水性電池能在0—4.9伏的電壓下工作，比其他類型電池更清潔、更安全，也更容易回收。電池的高生命周期也顯示出非凡的耐用性，為其廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

新型水性電池的突破為新能源領(lǐng)域注入了巨大潛力。這一成果的核心意義，在于以顛覆性技術(shù)重構(gòu)電池安全與環(huán)保的邊界。在應(yīng)用層面，水性電池憑借水性電解質(zhì)的本征安全性，可大幅降低儲(chǔ)能電站、電動(dòng)汽車等場(chǎng)所的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，尤其適合對(duì)安全冗余要求嚴(yán)苛的場(chǎng)所。而其環(huán)保特性也更契合當(dāng)前趨勢(shì)，在減少重金屬污染的同時(shí)簡(jiǎn)化回收流程，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。