科学家利用新型卤素转换插层化学打造高能锂离子水系电池

据外媒报导，马里兰大学的一组研究人员首次在石墨中引进卤素切换插层化学，创意研发填充电极，容量为243mAh／g（就电极总重量而言），平均值电位为4．2V，vsLi／Li＋。团队人员将这一阴极与腐蚀石墨阳极结合，打造出能超过4V的锂离子水系仅有电池，能量密度为460Wh／kg，库仑效率大约为100％。更加多的研究人员开始用于“water－in－salt”电解质，能很大拓展水溶液锂离子电池的电化学窗口，超过3－4伏特，使高压阴极与较低电位石墨阳极耦合沦为有可能。

然而，由于典型过渡性金属氧化物阴极的锂放入能力受限，大于200mAh／g，无法取得更高能量密度。部分或全部阴离子的水解还原成反应，可以让容量增高，但不具备可逆性。该电池基于负离子切换－插层机制，融合低能量密度的切换反应，具备插层的优良可逆性，提升水系电池的安全性。

新的阴极化学方法具备转化成反应的高能量，以及流形定向放入的优良可逆性，因而被称作转化成－插层化学机制。通过石墨中卤素阴离子（Br?和Cl?）的水解还原成反应，将氯气LiBr、LiCl与石墨按最佳质量之比2：1：2混合，制备一种所含等摩尔卤化锂盐（LiBr）0．5（LiCl）0．5－石墨（以下全称LBC－G）的填充电极。其中，高浓度的“water－in－bisalt”（WIBS）电解质，将部分水合LiBr／LiCl容许在液体阴极基体中。经过水解后，Br0和Cl0序贯放入石墨基质中，作为液体石墨插层化合物（GICs）稳定下来。

这种电池彻底不同于“双离子”电池。

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