這項(xiàng)研究基于美國(guó)《科學(xué)》周刊2015年刊載的一項(xiàng)研究。那項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)出了類似的3.0伏水電解質(zhì)電池，但因所謂的“負(fù)極挑戰(zhàn)”而未能實(shí)現(xiàn)更高電壓。負(fù)極挑戰(zhàn)指的是由石墨或金屬鋰制成的電池一極會(huì)被水電解質(zhì)分解。為了解決這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電壓從3伏到4伏的跨越，研究論文第一作者、馬里蘭大學(xué)助理研究員楊崇銀（音）設(shè)計(jì)了一種可以涂在石墨或鋰正極上的凝膠聚合物電解質(zhì)涂層。
這種防水涂層可以不讓水分子接近電極表面，并可在首次充電時(shí)分解并形成穩(wěn)定界面——這層薄薄的分解物可將固體正極與液體電解質(zhì)分隔開(kāi)來(lái)。有了這一界面，電池就能使用理想的正極材料，同時(shí)也能提高能量密度和循環(huán)能力。
研究論文作者之一、馬里蘭大學(xué)詹姆斯·克拉克工程學(xué)院化學(xué)和生物分子工程學(xué)教授王春生說(shuō)：“此處的關(guān)鍵創(chuàng)新是創(chuàng)造出可以阻止水與正極接觸的合適的凝膠。”
添加凝膠涂層的新電池與標(biāo)準(zhǔn)非水鋰電池相比提高了安全性，與其他水鋰電池相比提高了能量密度。這款電池的獨(dú)特之處在于，即使界面層遭到損壞（比如電池外層受損），它與鋰或鋰化石墨正極的反應(yīng)也非常緩慢，可以防止金屬直接接觸電解液后導(dǎo)致著火或爆炸。
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