中大工程學院利用護膚霜成分 研發非易燃水系鋰離子電池

由香港中文大學機械與自動化工程學系副教授盧怡君領導的研究團隊，利用一種護膚霜常用成分研發一款水系鋰離子電池電解液。它的材料成本低且不易燃、毒性低，相對環保，更能提供穩定的電壓作日常使用，朝改善水系鋰離子電池的性能邁進了一大步。研究結果已刊登於國際期刊《自然材料》。

盧怡君的研究團隊在先前對水系鋰離子電池的研究基礎上，利用生物界「分子擁擠」現象，希望以毒性低的材料作為水系電解液的穩定劑，以大幅減少電解液有毒鋰鹽／離子化合物的濃度。團隊利用聚乙二醇取代高濃度鋰鹽／離子化合物，在電解液擬造出「分子擁擠」現象，以抑制水分子活性。聚乙二醇是一種水溶性聚合物，易於摻入含水溶液中，它也是許多護膚霜和潤滑劑的原料，在牙膏、食品和飲料中亦會看見它的蹤影。

使用這種穩定劑，並以錳酸鋰（LiMn2O4）為正極、鈦酸鋰（Li4Ti5O12）作負極材料，研究團隊成功地在低鹽濃度的情況下把電解液的穩定電壓視窗擴大到3.2伏特。經過300次充放電，該水系電池的能量密度穩定在每公斤75至110 瓦特小時；透過凝膠包覆最高電壓更可達到4.0伏特。電化學質譜顯示，水系鋰離子電池的常見問題，包括析氫/氧的化學反應，基本上都能被消除。實驗表明該水系電解液接觸明火後不會燃燒，其安全性相對於商用電解液有了大幅提高。

盧怡君表示，這款新型電解液更讓許多本來在傳統水系電解液中不能使用的電極材料發揮其作用。是次研究結果為設計擁有高電壓及高穩定性的水系電解液提供一個全新的平台，有助於研發更安全、低成本、環保的儲電系統。