東京大學(xué)2016年8月29日宣布，通過(guò)與日本科學(xué)技術(shù)振興機構(JST)、日本物質(zhì)材料研究機構(NIMS)的合作研究，發(fā)現了基于“水”的新型鋰離子導電性液體“常溫溶融水合物”(hydrate melt)。使用常溫溶融水合物電解液的鋰離子電池能夠使蓄電池的能量密度和安全性擺脫過(guò)去此消彼長(cháng)的關(guān)系，以高水平得到兼顧。

研究人員發(fā)現，將水與特定的兩種鋰鹽以一定的比例混合，通常呈固態(tài)的鋰鹽二水合物在常溫下會(huì )以穩定液體(常溫溶融水合物)的狀態(tài)存在。一般的水溶液在外加1.2V左右的電壓后，會(huì )電解為氧氣和氫氣，而這種常溫溶融水合物即使外加3V以上的高電壓也不會(huì )分解，耐電性堪比一般的有機溶劑。

使用超級計算機“京”，通過(guò)第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計算進(jìn)行分析的結果顯示，常溫溶融水合物在所有水分子與鋰離子配位的狀態(tài)下為液體，形成了一般水溶液實(shí)現不了的溶液結構。常溫溶融水合物具備異常出色的高電壓耐性和優(yōu)秀的鋰離子輸運特性，能夠作為鋰離子電池的電解液使用。

作為驗證概念的模型，研究人員成功完成3.1V級(LiNi0.5Mn1.5O4正極-Li4Ti5O12負極)和2.4V級(LiCoO2正極-Li4Ti5O12負極)鋰離子電池的可逆運行，證明其能夠達到與使用有機溶劑的商用鋰離子電池(2.4～3.7V)相同的水平。其能量密度也超過(guò)市售的2.4V級鋰離子電池的水平，能夠實(shí)現不到6分鐘的超高速充放電，遠遠超過(guò)了市售的鋰離子電池。

使用特殊有機溶劑是現有鋰離子電池面臨的一個(gè)課題。這種電解液不僅極易燃燒，有可能釀成火災、爆炸等事故，而且還具有毒性，一旦發(fā)生事故等引發(fā)泄露，有可能危害人體和環(huán)境。因此，能夠使用不燃、無(wú)害、低價(jià)的水替代可燃、有毒、昂貴的有機溶劑，構建高度安全的電解液系統，有望使生產(chǎn)成本從根本上得到改善。

今后，研究人員還將繼續探索常溫溶融水合物表現出的異常特性的原因，并開(kāi)拓新功能，找出使用常溫溶融水合物電解液的新型蓄電池裝置的實(shí)用化課題并著(zhù)手進(jìn)行開(kāi)發(fā)，還計劃探索功能更強的常溫溶融水合物材料。此次的研究成果已于2016年8月26日在《NatureEnergy》的網(wǎng)絡(luò )版上刊登。

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