锂电池固体电解质界面有哪些成分？水基锌电池替代锂电池？

虽然锂离子电池已经是当今储能主流，但是其充放电的分子与原子基础科学至今还是个谜。而根据美国能源部阿贡国家实验室在《NatureCatalysis》研究指出，研究团队已突破性地得出电极与液态电解质之间的固体电解质界面（solid-electrolyteinterphase，SEI）化学成分。

　　阿贡国家实验室材料科学部门（MSD）化学工程师DusanStrmcnik表示，这将有助于提高团队对电池寿命的预测能力，而这对电动车制造厂商至关重要。

　　长久以来科学家都致力于破解锂离子电池SEI，但只知道电池充电时形成会形成SEI，在石墨电极上产生千分之毫米厚的薄膜，而该薄膜可保护界面发生有害反应，同时让锂离子在电极跟电解质之间穿梭，因此对于锂离子电池来说，性能良好的SEI为必要条件。Strmcnik指出，电池效率与寿命取决于SEI品质，假如科学家可以找出其化学性质与独立成分规则，即可借由SEI提升电池效率。

　　因此阿贡国家实验室与丹麦哥本哈根大学、德国慕尼黑工业大学和BMW集团的组成国际研究团队，并成功解开锂离子电池SEI常见化学物质氟化锂（lithiumfluoride）。

　　实验和计算结果指出，电池充电过程中会产生氟化氢（hydrogenfluoride）电化学反应，从电解质转变成固态氟化锂并生成氢气，这类反应高度依赖石墨、石墨烯和金属等电极材料，证明电池催化剂的重要性。

　　该团队也同时研发新型检测氟化氢浓度方式，由于氟化氢是由湿气与锂盐（LiPF6）形成的有害物质，该检测方法在SEI未来科学研究居关键地位。研究员NenadMarkovic表示，该研究日后将在BMW电池研发中心测试，研究下一步则是计划设计全新锂离子电池技术，为当今锂离子电池开辟另一条道路。在继去年开发出水基锂电池后，美国马里兰大学又开发出水基锌电池了，这一次能实现商业化吗？

　　美国研究人员开发出一种可充电的水基锌电池，不仅容量大，寿命长，而且更安全，有望成为目前广泛使用的锂电池的理想替代品。技术突破还是噱头？水基锌电池能横空出世！

　　对于电池来说，体积小、容量大、寿命长、安全性高、制造成本低等都是理想的素质要求，但集这些特性于一身的电池目前还难以找到。就拿消费电子产品中广泛使用的锂电池来说，虽然在容量、体积、寿命等方面可圈可点，但其爆炸风险却让许多人诟病。

　　而此次美国马里兰大学、陆军研究实验室和国家标准与技术研究院研究人员组成的研究小组，将传统的锌电池技术与水电池技术相结合，开发出了容量更大、安全性更高的可充电电池。他们使用新型的含水电解质，替代传统锂离子电池中使用的易燃有机电解质，大大提高了电池的安全性；而通过添加金属锌以及在电解液中添加盐，则有效提高了电池的能量密度。

　　研究人员指出，锌电池是一种安全且生产成本相对较低的电池，但能量密度低，寿命也短，因而并不完美。新型水基锌电池则克服了传统锌电池的这些缺点，不仅大大提高了电池的能量密度，电池寿命也延长了许多。而与锂电池相比，水基锌电池不仅可在能量密度方面与其一较高下，而且安全得多，不会有爆炸或引发火灾的风险。

　　研究人员对新型水基锌电池的商业化前景充满信心。他们表示，新型电池最终不仅可用于消费电子产品，成为锂电池的有力竞争者，还可在太空、深海等极端环境下使用，在航空航天、深海探测以及军事领域都有用武之地。相关研究成果发表在最新一期《自然·材料》杂志上。

　　事实上，早在去年9月，美国陆军研究实验室（ARL）和马里兰大学的研究人员首次开发出使用水盐溶液作为电解质的锂离子电池，可以达到家用电子设备（如笔记本电脑）所需的4.0伏特，而且不具有某些市售的非水溶液锂离子电池所具有的起火和爆炸危险。

　　据专攻电化学和材料科学的ARL研究员，同时也是这项研究的主要作者KangXu博士称，这种技术将为士兵提供一种完全安全和灵活的锂离子电池，具有与SOA锂离子电池相同的能量密度。即使是在严重的机械滥用情况下，该电池仍然没有起火和爆炸的危险。点评：水基系的在提升电池安全性上来看，效果显著，从固态电池到是石墨烯电池再到现在的水基锌电池，新的电池概念总是层出不穷，但截至目前在实际的应用中，还没有哪种电池能真正取得突破实现产业化。新的电池技术可以关注，但这些所谓的新技术更多的是在炒作概念，行业的更应该关注的是新技术在近期是否具备产业化的条件。