鋰離子電池是我們電動汽車的催化劑，但它們並不完美。具體而言，它們的主要缺點之一是目前用於其生產的有機電解質的易燃性。

值得慶幸的是，希望正在路上。來自德國和日本的一組研究人員開發了一種解決方案，透過用水性（水基）電解質代替有機電解質來解決這個問題。

聽起來很簡單，但事實並非如此

乍一看，使用水聽起來像是對這個問題的一個非常直接的答案——水在預設情況下是易燃的。

但實際上，自 1994 年科學家 W. Li 和 JR Dahn 首次嘗試這一想法以來，將水性電解質整合到電池中就一直存在問題。

有什麼困難？

與傳統電池相比，水性鋰離子電池的主要缺點是能量密度較低。

這個問題源於水性電解質狹窄的電化學穩定性視窗，所以讓我們花點時間解釋一下為什麼這個聽起來很複雜的視窗如此重要。

理解問題的化學性質

電解質是使鋰離子能夠在陰極（正極）和陽極（負極）之間移動的介質——基本上是促進 EV 電池工作所需的整個電化學過程。

現在，我們需要一種具有大電化學穩定性視窗的電解質，這意味著它在電池有效執行所需的高電壓下與陰極和陽極相互作用時不會被氧化或還原。

水基電解質的問題在於它與陽極相互作用時的視窗非常小。因此，它會發生反應併產生不需要的氫氣和氧氣。

儘管研究人員過去曾嘗試使用不同的負極材料來避免這種情況，但他們未能顯著擴大電化學視窗，進而將電池的能量密度提高到 100Wh/kg 以上。

新的研究帶來了什麼？

正如您可能已經猜到的那樣，研究人員設法開發出一種具有“令人印象深刻的效能水平”的新型陽極材料。

他們創造了一種 具有岩鹽結構的亞穩態奈米級氧化鉬，具有更高的能量容量和更長的壽命。

具體來說，即使電池充電 2000 次，其容量下降也不到 30%——而對於傳統的鋰離子電池，在 1400 次生命週期後下降超過 45%。

新材料還設法將電池的能量密度提高到 107Wh/kg，儘管與目前大約200Wh/kg的鋰離子電池相比，這仍然明顯較低。

研究團隊承認他們的新技術目前提供了較低的能量密度和電壓，但相信他們的研究“開闢了一種基於亞穩態和奈米級氧化物和電解質水溶液開發高能量、耐用和安全電池的方法。”

但一方面，我對一個不那麼易燃的未來感到興奮。