随着为大多数电话，笔记本电脑和电动汽车供电的锂离子电池变得越来越快且性能更高，它们也变得越来越昂贵和易燃。

在最近发表在《能源存储材料》上的一项研究中，伦斯勒理工学院的一个工程师团队展示了他们如何能够通过使用水性电解质代替典型的有机电解质来组装出一种性能更安全，成本效益更高的电池。

如果要看看电池内部，您会发现两个电极-一个阳极和一个阴极。这些电极浸入液体电解质中，该电解质在电池充放电时传导离子。

水性电解质由于其不易燃的性质而受到关注，并且因为与非水性电解质不同，它们在制造过程中对水分不敏感，从而使其易于使用且价格便宜。这种材料的最大挑战是保持性能。

伦斯勒机械，航空航天和核工程专业的教授尼克希尔·科拉特卡尔（Nikhil Koratkar）说：“如果对水施加过多的电压，它就会被电解，这会分解为氢和氧。” “这是一个问题，因为这会释放出气体，并消耗掉电解质。因此，通常，这种材料的电压窗口非常有限。”

在这项研究中，Koratkar和他的团队使用了一种特殊类型的称为水的水电解质，其中包括机械，航空航天和核工程学特聘的助理教授Han Fudong和Rensselaer的博士生Aniruddha Lakhnot。盐电解，不太可能电解。

对于正极，研究人员使用锂锰氧化物，对于负极，他们使用铌钨氧化物-一种复合氧化物，Koratkar说过，以前并未在水性电池中进行过研究。

Koratkar说：“事实证明，铌钨氧化物在单位体积的储能方面非常出色。” “从体积上讲，这是迄今为止我们在水性锂离子电池中看到的最好的结果。”

他解释说，铌钨氧化物相对较重且致密。该重量使得其基于质量的能量存储大约是平均水平，但是电极中铌钨氧化物颗粒的密集堆积使其基于体积的能量存储相当好。这种材料的晶体结构还具有定义明确的通道（或隧道），可让锂离子快速扩散，这意味着它可以快速充电。

Koratkar说，快速充电能力和每单位体积可存储大量电荷的能力在水性电池中很少见。

以低成本和改进的安全性实现这种性能具有实际意义。对于诸如便携式电子设备，电动汽车和电网存储等新兴应用，将最大量的能量打包成有限的体积的能力变得至关重要。