馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗室的研究人員首次開發了使用水鹽溶液作為電解質的鋰離子電池，達到家用電子設備（如筆記本電腦）所需的4.0伏特標記，而沒有與一些市售的非水鋰離子電池相關的火災和爆炸危險。他們的工作出現在9月6日在細胞新聞雜誌的新的跨學科能源雜誌焦耳。

“過去，如果你想要高能量，你可以選擇一種非水電池鋰離子電池，但是你必須在安全方面妥協，如果你喜歡安全的話，你可以使用鎳/金屬氫化物等水性電池，但是，您必須為更低的能源解決問題，“聯合資深作者康旭說，美國陸軍研究實驗室的研究員，專門從事電化學和材料科學。 “現在，我們正在表明，您可以同時獲得高能耗和高安全性。”

該研究是在科學研究的2015年研究之後，產生了一種與電解質水溶液相似的3.0伏電池，但被所謂的“陰極挑戰”所阻礙，從而獲得更高的電壓，其中由石墨或鋰製成的電池的一端金屬，被水性電解質降解。為了解決這個問題，從三伏飛躍到四伏，第一作者馬里蘭大學助理研究科學家楊楊楊設計了一種可應用於石墨或鋰陽極的新型凝膠聚合物電解質塗層。

這種疏水塗層從電極表面附近排出水分子，然後在第一次充電時分解並形成穩定的相間 - 將固體陽極與液體電解質分離的分解產物的薄混合物。這種由非水電池內產生的層引發的相間隔保護了陽極免於副作用的衰弱，使得電池可以使用所需的陽極材料，例如石墨或鋰金屬，並獲得更好的能量密度和循環能力。

聯合資深作者王春生教授說：“這裡的關鍵創新是製造出能夠阻止與陽極接觸水分的合適凝膠，使水分解，也可形成正確的界面，以支持高電池性能。馬里蘭大學的A.James Clark工程學院的化學和生物分子工程。

與標準的非水性鋰離子電池相比，添加凝膠塗層也可以提高新電池的安全優勢，並且與任何其他提出的含水鋰離子電池相比，提高了能量密度。所有含水鋰離子電池都受益於水性電解質的易燃性，而非水性電解液中使用的高度易燃的有機溶劑。然而，獨特的是，即使相間層被損壞（例如，如果電池外殼被刺穿），它也會與鋰或鋰化石墨陽極緩慢反應，從而防止其他情況下的吸煙，火災或爆炸如果損壞的電池使金屬與電解液直接接觸，則會發生。

雖然新電池的功率和能量密度適用於目前由更危險的非水電池供電的商業應用，但某些改進將使其更具競爭力。特別是，研究人員希望增加電池可以完成的全部性能循環次數，並儘量減少材料費用。王先生說：“現在我們談論的是50-100個週期，但是與有機電解質電池相比，我們想達到500以上。”

研究人員還注意到跳躍到四伏特之後的電化學操作在電池技術和超越之內是重要的。徐先生說：“這是我們第一次能夠在水性介質中穩定真正的反應性陽極，如石墨和鋰。 “這開啟了許多不同的電化學課題，包括鈉離子電池，鋰硫電池，涉及鋅和鎂的多種離子化學物質，甚至是電鍍和電化學合成;我們還沒有充分探索它們。