中國科學家發現新型水性聚合物鈉電池 可在水中或低溫下運行

蓋世汽車訊 據外媒報道，中國科學院上海硅酸鹽研究所（Shanghai Institute of Ceramics of the Chinese Academy of Sciences）的研究人員提出了一種新型的“水包離子凝膠（water-in-ionogel）”水性聚合物電解質。該電解質具有高操作電池電壓、高水含量和低鹽濃度，可在低溫下運行。

圖片來源：中國科學院上海硅酸鹽研究所

電動汽車和柔性電子產品正處于蓬勃發展的新時期，迫切需要一種安全、高能和可持續的電池，可承受撞擊和彎曲，甚至可在水中浸泡，以及在零度以下的環境中工作，同時保持電化學性能。

在各種儲能技術中，具有不可燃水系電解質的水系可充電鈉離子電池具有安全、無毒和低成本等固有優勢，使得人們對儲能系統非常感興趣。

由于其在低溫下鹽析、高凝固點和電解質-電極界面界面層的緩慢電荷傳輸動力學，傳統的“鹽包水”電解質具有高濃度的氟化鹽和分子擁擠的水性電解質，通過將水分子限制在擁擠的聚乙二醇（PEG）網絡中，具有較差的低溫性能。

在這項研究中，共聚PEG衍生的聚（乙二醇）甲基醚甲基丙烯酸酯（PEGMA）和雙酚A乙氧基化二甲基丙烯酸酯（BEMA）中的水形成交聯凝膠，從而通過改變氫鍵生成防凍固體電解質。

此外，在PEGMA-BEMA體系中引入一種典型的電解質添加劑氟代碳酸亞乙酯，形成OH…F鍵，削弱水溶液中的H鍵網絡，從而降低凝固點，并構建固體電解質界面，以在低溫下進行離子擴散。

研究人員表示，由錳基陰極和硬碳陽極組成的聚合物水性鈉離子全電池可以提供高能量密度。

更重要的是，這種環保的水性聚合物電池可以自由密封，成為一種超薄、輕質的電池，并且在彎曲、切割、浸水或著火等惡劣條件下也能發揮良好的性能。

這是首次嘗試實現可在低溫運行的高壓水性電解質。未來，研究人員將致力于改善離子凝膠電解質中水的電壓窗口和傳輸特性，以實現低成本、可持續的能量存儲，即使是在零度以下或水中。