星岛日报

中大工程学院利用护肤霜成分 研发非易燃水系锂离子电池

2020-05-14 15:46
研究团队利用一种护肤霜常用成分研发一款水系锂离子电池电解液。
研究团队利用一种护肤霜常用成分研发一款水系锂离子电池电解液。

由香港中文大学机械与自动化工程学系副教授卢怡君领导的研究团队,利用一种护肤霜常用成分研发一款水系锂离子电池电解液。它的材料成本低且不易燃、毒性低,相对环保,更能提供稳定的电压作日常使用,朝改善水系锂离子电池的性能迈进了一大步。研究结果已刊登于国际期刊《自然材料》。

卢怡君的研究团队在先前对水系锂离子电池的研究基础上,利用生物界「分子拥挤」现象,希望以毒性低的材料作为水系电解液的稳定剂,以大幅减少电解液有毒锂盐/离子化合物的浓度。团队利用聚乙二醇取代高浓度锂盐/离子化合物,在电解液拟造出「分子拥挤」现象,以抑制水分子活性。聚乙二醇是一种水溶性聚合物,易于掺入含水溶液中,它也是许多护肤霜和润滑剂的原料,在牙膏、食品和饮料中亦会看见它的踪影。

使用这种稳定剂,并以锰酸锂(LiMn2O4)为正极、钛酸锂(Li4Ti5O12)作负极材料,研究团队成功地在低盐浓度的情况下把电解液的稳定电压视窗扩大到3.2伏特。经过300次充放电,该水系电池的能量密度稳定在每公斤75至110 瓦特小时;透过凝胶包覆最高电压更可达到4.0伏特。电化学质谱显示,水系锂离子电池的常见问题,包括析氢/氧的化学反应,基本上都能被消除。实验表明该水系电解液接触明火后不会燃烧,其安全性相对于商用电解液有了大幅提高。

卢怡君表示,这款新型电解液更让许多本来在传统水系电解液中不能使用的电极材料发挥其作用。是次研究结果为设计拥有高电压及高稳定性的水系电解液提供一个全新的平台,有助于研发更安全、低成本、环保的储电系统。

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