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现代士兵在战斗中携带120至200磅的装备和装备。除了武器，弹药和防弹衣之外，陆军步兵还携带多达20磅的电池。从夜视到收音机，以及使用智能手机，平板电脑和GPS的新技术，电池供电。今天的电力需求大约为12瓦，预计到2025年将增加一倍。虽然正在考虑诸如可穿戴式超级电容器之类的创新，但陆军作战能力开发司令部陆军研究实验室(ARL)和马里兰大学的研究人员最近通过开发新的阴极化学技术展示了更高容量的电池技术。更高容量的电池可以提供更多的电能，同时与今天的士兵携带的电池相同。
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通过在高电位(~4.2 V)下可逆地存储锂离子，完全不含过渡金属并提供前所未有的高容量，这一发现有可能显着提高锂离子电池的能量密度，同时由于水的性质而保持安全性。 ARL研究员和高级研究化学家Kang Xu博士说，电解质。
与非水锂离子电池相比，锂离子电池是不可燃的，并且由于其电解质的水基性质而不会产生任何显着的爆炸风险。这是战场上的一个优势。“如此高能量，安全且可能灵活的新电池可能会给战士提供他们在战场上所需要的东西：可靠的高能源，具有强大的抗滥用能力，”徐在ARL新闻发布会上表示。“预计将显着提高士兵的机动性和杀伤力，同时减轻后勤需求。”
新阴极建立在他们之前发现的本质安全的“盐水电解质(WiSE)”以及稳定WiSE中石墨阳极的技术之上。新型阴极化学的开发进一步将水性电池的可用能量扩展到之前无法实现的水平。
根据新闻稿，“利用可逆卤素转化和插入石墨结构的超浓缩含水电解质，作者证明了完整的锂离子水性电池具有出色的循环稳定性和预计的能量密度为460 Wh / Kg(阴极和阳极的总质量)，与使用过渡金属氧化物阴极和易燃非水电解质的最先进的锂离子电池相当或甚至更高。“
“这种新的阴极化学品恰好在我们之前开发的2015年科学”水包盐“含水电解质中运行，这使得它更加独特 - 它结合了高能量密度的非水系统和高安全性含水系统，“Chongyin Yang说，他是大学公园化学与生物分子工程系的助理研究科学家。
研究人员使用通常用于研究实验室的纽扣电池配置测试了这一概念。因此，在解释这些发现时必须小心 - 按钮电池的结果并不总是扩展到可用的电池。康说，需要进一步研究将其扩展为实用的大规模电池。
“这项工作报告的水基电池的能量输出与基于水以外的易燃有机液体的能量输出相当，但更加安全。”研究员Chunsheng Wang，RF和FR Wright杰出教授在UMD化学系教授生物分子工程与化学与生物化学系。“普通手机电池的能量密度大约增加了25%。新的阴极能够保持每克240毫安一小时的操作，而广泛使用的阴极在手机，笔记本电脑和工具中使用(LiCoO2)，每克每小时仅提供120-140毫安。“
使用含水电解质锂电池的先前实验已显示出短循环寿命的问题 - 范围为50-100次充电和放电循环。ARL团队已经展示了150个可逆循环的寿命，并期望通过更多研究继续改进。
高级编辑凯文克莱门斯30多年来一直在撰写有关能源，汽车和交通主题的文章。他拥有材料工程和环境教育硕士学位以及机械工程博士学位，专攻空气动力学。他在他的工作室里建立了几个关于电动摩托车的世界陆地速度记录。