這項研究基于美國《科學》周刊2015年刊載的一項研究。那項研究開發出了類似的3.0伏水電解質電池，但因所謂的“負極挑戰”而未能實現更高電壓。負極挑戰指的是由石墨或金屬鋰制成的電池一極會被水電解質分解。為了解決這個問題，實現電壓從3伏到4伏的跨越，研究論文第一作者、馬里蘭大學助理研究員楊崇銀（音）設計了一種可以涂在石墨或鋰正極上的凝膠聚合物電解質涂層。
這種防水涂層可以不讓水分子接近電極表面，并可在首次充電時分解并形成穩定界面——這層薄薄的分解物可將固體正極與液體電解質分隔開來。有了這一界面，電池就能使用理想的正極材料，同時也能提高能量密度和循環能力。
研究論文作者之一、馬里蘭大學詹姆斯·克拉克工程學院化學和生物分子工程學教授王春生說：“此處的關鍵創新是創造出可以阻止水與正極接觸的合適的凝膠?！?/span>
添加凝膠涂層的新電池與標準非水鋰電池相比提高了安全性，與其他水鋰電池相比提高了能量密度。這款電池的獨特之處在于，即使界面層遭到損壞（比如電池外層受損），它與鋰或鋰化石墨正極的反應也非常緩慢，可以防止金屬直接接觸電解液后導致著火或爆炸。
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