據外媒報道，倫敦帝國理工學(xué)院（ImperialCollegeLondon）物理和化學(xué)系的研究人員使用經(jīng)過(guò)特殊設計的塑料薄膜和簡(jiǎn)單的鹽水，研發(fā)出新型電池原型。該款新型電池原型的設計原理（在電池充電時(shí)，能夠改變顏色）也能應用于現有的電池技術(shù)上，為儲能、生物傳感和智能變色材料創(chuàng )造新設備。

目前使用最廣泛的電池是鋰離子電池，此種電池容量相對較高（可以存儲大量電荷），但是不能快速充電或放電。此外，還具備有機電解質(zhì)和其他危險易燃材料，因而需要小心處理和放置。

與傳統鋰離子電池相比，該款電池原型存儲的電荷更少，但是其可在幾秒鐘內充放電。該款電池由聚合物制成（構成塑料的長(cháng)分子鏈），此種材料有一個(gè)額外的好處，可在電池充電時(shí)改變顏色，讓用戶(hù)輕易讀取電池的充電狀態(tài)。

該電池原型可提高現有電池的充電速度，降低現有電池的毒性，或者為制造出全新類(lèi)型的電池鋪平道路。

可回收電池

參與該項研究的聯(lián)合首席作者AlexanderGiovannitti博士表示：“我們創(chuàng )建電池原型所使用的材料能以較低成本制造，結合使用無(wú)毒且不易燃的水基電解質(zhì)，可能為研發(fā)出可回收電池開(kāi)辟一條可行途徑?！背潆娝俣瓤?，但是容量較低的電池可應用于一系列應用中，此類(lèi)應用中的能量需要快速更換，但是電池可能并不小，例如汽車(chē)制動(dòng)產(chǎn)生的能量可稍后用于讓汽車(chē)加速。

從更大的范圍上來(lái)看，當太陽(yáng)能或風(fēng)能等可再生能源作為國家或地方電網(wǎng)的一部分供人使用時(shí)，只能間歇性地提供能源。但是，一個(gè)能夠快速存儲能量的電池系統，就可以在需要時(shí)將電力傳送回電網(wǎng)，對于保持電網(wǎng)穩定供應很有價(jià)值。

該研究團隊表示，還需要繼續研究，讓該電池原型適應上述應用領(lǐng)域，但是其設計原理可能適用于正在研發(fā)的各種儲能設備。

新材料的設計

此前，聚合物材料作為柔性添加劑或是分離正極和負極的電解質(zhì)，已經(jīng)成功應用于電池中。但事實(shí)證明，該材料用作活性材料，供在水中進(jìn)行操作的電池電極使用時(shí)非常具有挑戰性。

此次取得突破源自于聚合物材料的設計，此類(lèi)材料能從鹽水中吸收或釋放正離子或負離子，而且速度快且可逆，并且不會(huì )產(chǎn)生降解。當設備進(jìn)行充電時(shí)，此類(lèi)離子就會(huì )被吸引到帶相反電荷的電極上。

水基電池無(wú)毒，是非常理想的電池，但是此類(lèi)電池很難讓水中的離子與電極進(jìn)行可逆交換。研究小組設計了側鏈，連接到導電聚合物的“主干網(wǎng)”上，從而解決了該問(wèn)題。通過(guò)在側鏈上使用極性材料，研究人員研發(fā)出高親水性的電極。

根據該原理，研究人員能夠制造出正負電極，從而能夠從水中吸收正負離子，因此研究人員獲取了制造電池的材料。由于聚合物的主干網(wǎng)已經(jīng)是柔性的，在電池充放電時(shí)可以膨脹和收縮，因此就不再需要添加劑了。

聯(lián)合首席作者DavideMoia博士表示：“使用鹽水擺脫了毒性和易燃性的擔憂(yōu)，但是與其他有機電解質(zhì)相比，此類(lèi)水基電解質(zhì)并不容易使用，因為其會(huì )限制設備的充放電量?！?/p>