高浓度水系电解液可替代电池中的溶剂

高浓度水系电解液,即所谓的盐-水电解液,可以替代汽车电池和其他电化学装置中使用的有机溶剂。巴西圣保罗大学化学研究所(IQ-USP)研究表明,除了无毒之外,丰度和低成本是这一应用的关键因素。这一研究成果得到FAPESP的支持。

‘盐水电解质’一词指的是在极少量的水中构成非常高浓度盐的溶液。水量刚好足以溶解离子以促进溶解。该系统不含游离水,与传统溶液不同。只有当要溶解的盐分子由一个大阴离子和一个小阳离子组成时,这才是可能的。一个例子是LiTFSI,即锂双(三氟甲烷磺酰)酰亚胺(CF3SO2NLiSO2CF3),而NaCI,即氯化钠或食盐,没有任何作用,因为它的阴离子和阳离子的大小相似。

由于这种超浓缩溶液中没有游离水,所以水电解分解成氢和氧的难度大大增加,所以尽管系统中含有水,但溶液的电化学稳定性非常高。

综上所述,这种基于高浓度盐水的创新技术方案,与使用溶解在有机化合物中盐的传统技术相比,具有明显的优势。尽管如此,盐包水电解质的技术使用也带来了挑战。

首先是溶液中含水少,吸湿性强:它往往会从空气中吸收水分,这就改变了它的含水率。二是超浓缩水溶液具有很强的腐蚀性。

吸收环境水分的倾向与有机溶剂有共同的特点,这也是传统电池必须屏蔽的原因之一,但腐蚀性是其主要的缺点:目前锂电池中使用的有机溶剂对电极—唯一的金属部件—的腐蚀程度不高。

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不过这个缺点不应该被高估。几十年来,腐蚀一直是一个重大问题。现在,我们知道如何改进集电器,只要稍加改进,就不难克服未来水性电池的腐蚀问题。

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