高濃度的水性電解質可以替代電池中使用的溶劑

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高濃度的水性電解質，也稱為水包鹽電解質，可以替代汽車電池和其他電化學裝置中使用的有機溶劑。根據巴西聖保羅大學化學研究所（IQ-USP）Vitor Leite Martins和Roberto Manuel Torresi 發表在《Current Opinion in Electrochemistry》雜誌上的評論文章《Water-in-salt electrolytes for high voltage aqueous electrochemical energy storage devices》，它們具有成本低和無毒的優點。

這項研究是由Torresi指導的Martins博士後進行研究的。

“‘水包鹽電解質’是指在極少量的水中構成非常高濃度的鹽的溶液。水的量剛好足夠溶解離子以促進溶解。”Torresi說，”該系統不含遊離水，與傳統溶液不同。

Torresi解釋說，只有當要溶解的鹽分子由一個大的陰離子和一個小的陽離子組成時，這才是可能的。一個例子是LiTFSI，即雙（三氟甲烷磺醯基）醯亞胺鋰（CF 3 SO 2 NLiSO 2 CF 3），而NaCl（即氯化鈉或食鹽）則無用，因為它的陰離子和陽離子相似大小。

“由於這種超濃縮溶液中沒有遊離水，所以水被電解成氫氣和氧氣的難度大大增加，所以儘管系統中含有水，但溶液的電化學穩定性非常高。”他說。

綜上所述，這種基於高濃度鹽在水中的創新技術方案，與使用溶解在有機化合物中的鹽的傳統技術相比，具有明顯的優勢。儘管如此，水包鹽電解質的技術使用也帶來了挑戰。

“首先是溶液中含水少，吸溼性強：它往往會從空氣中吸收水分，這就改變了它的含水率。二是超濃縮水溶液具有很強的腐蝕性。”Torresi說。

吸收環境水分的傾向與有機溶劑有共同的特點，這也是傳統電池必須遮蔽的原因之一，但腐蝕性是其主要的缺點：目前鋰電池中使用的有機溶劑對電極的腐蝕程度不高。

不過，Torresi認為，這個缺點不應該被高估。“幾十年來，腐蝕是一個主要問題。現在，我們知道了如何提煉電流收集器，只要稍加改造，未來的水電池中的腐蝕問題就不難克服。”他說。