昆士兰科技大学领导的国际研究团队在开发一种电池方面取得了突破，这种电池比目前为我们的智能设备充电的电池更安全、更便宜。
这项发表在《美国化学会杂志》上的研究展示了一种提高水性锌离子电池电压的方法，水性锌离子电池是一种具有水基电解质的可充电电池。
参与这项研究的昆士兰科技大学研究人员包括化学与物理学院的孙子琪教授、齐东辰副教授和张帆，机械、医学与过程工程学院的廖廷教授和严成教授，以及来自机械、医学和过程工程学院的AaronMicallef博士。中央分析研究设施。
孙教授表示，水系电池已经使用了一百多年，主要作为不可充电电池。
孙教授说：“提高可充电水性电池的低电压是其广泛应用所面临的最大障碍之一。”
“在普通的可充电电池中，有机电解质用于填充阳极和阴极之间的空间，这种电解质价格昂贵，而且最重要的是高度易燃。
“使用水性电解质可以解决锂离子电池的安全问题，因为水性电解质更便宜、更安全。
“但是在可充电电池中使用水性电解质非常具有挑战性。
“由于水的还原电压较低(1.23V)，水性电池通常具有较低的电压窗口，因此能量密度较低，这意味着与普通有机可充电电池相比，电池性能较差。”
该研究论文的第一作者FanZhang表示，使用水性电解质提高1.23V电压窗口还存在进一步的挑战。
“如果施加的电压高于1.23V，就会产生氢气并导致电池膨胀并可能爆炸，”张说。
孙教授表示，研究人员找到了一种提高锌水电池电压的方法，同时避免潜在危险的氢气积聚。该方法的灵感来自溶液中分子间电子转移的马库斯理论，该理论为鲁道夫·马库斯赢得了诺贝尔奖。
“在我们的工作中，我们将一种称为儿茶酚的有机化合物应用到硫酸锌水溶液电解质中，这将电子转移模型从电解质中的正常内球转移模型改变为外球转移模型。
“简单来说，这意味着儿茶酚化合物将电子转移到锌离子，从而使水分子更加稳定，潜在危险的氢反应得到控制。”
孙教授表示，这项研究是朝着增加锌基水系电池的使用迈出的一步，锌基水系电池已被证明具有几个关键优势。
锌离子的电荷是锂离子的两倍，这意味着能量是锂离子的两倍。电池还可以更小，充电速度更快，并且充电循环寿命长很多倍。
孙教授说：“外球电子转移机制为我们设计高压水性电解质铺平了一条新途径。”
“使用这种新型水性电解质可将电压窗口提高两倍，并将整体电池性能比普通水性电解质提高1.5至三倍。
“这是水系可充电电池工业化生产的一大飞跃。”
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