美国陆军研究实验室内部正在为士兵们研发新型质量更轻的电池。

　　为了支持作战人员，实验室的化学家们正在进行材料研究，研究锂离子电池和其他先进电池的化学过程。

　　Cynthia Lundgren说“我们帮助研究新型电池材料，电池材料需要更轻、更耐用，那样士兵们就不需要携带那么多电池了。”Cynthia Lundgren是一位化学家，同时也是传感器和电子设备董事会电力和能源部门电化学分处的负责人。
 

　　为了制造出更好的电池，Cynthia Lundgren和她的团队用小纽扣电池进行实验，所用的就有像手表中用的纽扣电池那样的电池。一个电池包含两个电极：一个是阳极，有“-”（减号）标识；一个是金属氧化物或磷酸阴极，有“+”（加号）标识。在两个电极之间，液体电解质浸泡的分离器促使发生锂离子转移，来转移电荷。一个或更多个像这样的电池，可以用来构造一个电池组。

　　她的研究团队，对用于制造阴极和阳极的不同材料进行各种实验。他们也对电池电解质溶液的化学过程进行了各种实验。Cynthia Lundgren说，可以使电池变轻的一种方法就是使用可以增大电池电压的电极。

　　“如果我们能够提高单个电池的电压，能量密度是电压的一个直接函数，我们就可以把电池变得更轻些”她说，“问题是，随着电压的增高，电极就变得更加活泼，就会同电解质溶液发生反应。”

　　电极同电解质溶液的反应是Cynthia Lundgren和她的团队已经成功解决的关键问题之一。

　　实验室另一位化学家Von Cresce 说：“电极很容易受到腐蚀，同电解质溶液发生反应。在你反复地使用电池的时候，最终会发生的是，电解质被阴极分解，因为阴极处有电压。”

　　对于那些Cynthia Lundgren和她的团队正在研发的不同种类的可充电式电池来说，那种分解意味着更少的充电和放电过程。此外，随着这些电池的充电和放电，它们容纳电荷的能力变弱。

　　为了阻止电池内部发生的这种分解过程，这个研究团队创造出了一个解决方案，叫做HFiPP，HFiPP是tris （hexafluoroisopropyl） phosphate（磷酸三（六氟异丙基）酯）的缩写，可以用来增强电解质，使电解质在高电压条件下更加稳定。
 

　　Cynthia Lundgren说：“它是一种缓蚀剂，你只需在制造商放的电解质溶液中加入它。一点点的量，就可以发挥神奇的作用。”

　　在阿德尔菲实验室，这个研究团队正在用一种电压更高的、掺铁的锂钴磷酸盐阴极进行实验，这种阴极是由她的同事、军队的一位化学家Jan Allen研发出来的。

　　Von Cresce解释说，LiCoPO4阴极是一种电压特别高的电极，高达4.9伏。（注：一般常见的5号或者7号电池的电压是1.5V，人体的安全电压一般要求不高于36V。）他还说：“这种阴极似乎对电解质溶液来说更加活泼，在多种实验用的高电压阴极中，这是一个常见问题。对于未施加保护措施的电解质溶液来说，这种阴极真的似乎破坏力极强。”

　　然而，使用HFiPP解决方案的话，将缓蚀剂加入到电解质溶液中，以进行腐蚀防护，这个研究团队就能研发出一种新型电池，使这种新型电池在具有更高电压的阴极的同时，也更加稳定。这种新型电池可以进行多次的充电和放电，而维持了原来的电容量，也不易发生腐蚀现象。

　　2015年初，实验室会从一个商业化制造商那里拿回更大型电池的样本，他们称它为软包电池（Pouch cells），这种电池是他们用在实验室中研发出的同种化学过程制造的。他们同其他军队的研究员将会对那些电池进行评估，评估它们的性能和安全性特征。

　　Cynthia Lundgren说：“我们将会做一系列的评估。它们以软包电池的形式表现出的性能和以纽扣电池的形式表现出的性能相同吗？你在纽扣电池中看不到释放气体的现象。所以如果电解质溶液和电极之间发生反应，如果你可以获得释放出的气体，你就可以使软包电池发生爆炸。”

　　她表示，她相信他们在美国陆军研究实验室获得的研究成果可以使电池更轻、更耐用。而这也正是军队想要做到的，为士兵们提供更好的装备。

责任编辑：李玲珊

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