电池技术新突破，科学家在水基电池中发现了容量新奥秘

德克萨斯 A&M 大学的科学家们一直在研究无金属、水基电池电极，他们发现储能容量的差异高达 1,000%。在本周发表在《自然材料》(Nature Materials) 上的科学家论文中，水基或水性电池由阴极组成——带负电的电极；阳极——带正电的电极；和电解质，如传统电池。但在这种水基电池中，阴极和阳极是可以储存能量的聚合物，电解质是混合了有机盐的水。

电解质在阴极和阳极之间来回传输离子（带电荷的粒子），并且电解质通过与电极的相互作用也是储能的关键。化学工程教授兼合著者 Jodie Lutkenhaus 博士断言：如果电极在循环过程中膨胀太多，那么它就不能很好地传导电子，你就会失去所有的性能。我相信储能容量存在 1,000% 的差异，这取决于由于膨胀效应而选择的电解质。

根据他们的论文，电极——“氧化还原活性非共轭自由基聚合物”——是水基电池的有前途的候选者，因为聚合物的高放电电压和快速氧化还原动力学。然而，研究人员在他们的论文摘要中指出：关于这些聚合物在水性环境中的能量储存机制知之甚少。由于电子、离子和水分子的同时转移，反应本身很复杂且难以解决。

研究人员表示，水基电池可能能够缓解钴和锂等金属的潜在短缺，并消除电池起火的可能性。卢肯豪斯继续说道：不会再有电池起火，因为它是水基的。未来，如果预计材料短缺，锂离子电池的价格将大幅上涨。如果我们有这种替代电池，我们可以转向这种化学物质，那里的供应要稳定得多。研究人员还进行了计算模拟和分析，他们将进行进一步的模拟以更好地理解该理论。化学助理教授兼合著者 Daniel Tabor 博士说：

有了这种新的储能技术，这是对无锂电池的推动。我们对是什么让一些电池电极比其他电极更好地工作有了更好的分子水平图，这为我们提供了材料设计前进方向的有力证据。