传统锂电池制造溶剂有毒，这种水溶液能行？

大家好！在这个科技飞速发展的时代，锂电池可以说是无处不在，手机、电脑、电动汽车都离不开它。可您知道吗？锂电池正极的制造过程，正在面临一个大难题。传统制造中用的市售 N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂，又有毒又致畸，被列为高度关注物质。现在环保要求越来越严，咱们得找个更好的办法来制造锂电池正极。

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一、锂电池正极制造的困境与挑战

锂电池正极材料常用的是过渡金属氧化物，能让电池有高容量和高电压。但现在制造这些高能量密度的电池正极，都得用NMP溶剂。这NMP虽然在制造过程中挺好用，可它对环境和我们的健康危害很大。欧盟的法规都对它严格限制了，大家想想，这多让人头疼。也有人提出用干涂法，不用溶剂，可它和现有的生产设备不兼容，没办法马上用起来。所以，找到一种对环境友好，还能和现有生产流程匹配的溶剂，就成了锂电池正极制造的当务之急。

二、神奇的亲液性水溶液解决方案

科学家们想到了一个好办法，就是基于亲液效应做出一种水性加工溶液。这亲液效应在生物化学里常见，但用到电池上还是头一遭。这里面的关键就是亲液性阴离子，它能让离子水合壳重新排列，变成有序的阴离子-水簇，还能调整正极材料旁边的局部水合结构。

三、亲液性水溶液的原理大揭秘

咱们来仔细瞧瞧这个亲液性水溶液是怎么起作用的。不同的离子对水的结构影响不一样，亲液性离子能让水的氢键网络更强。科学家研究了四种锂盐，发现亲液性越强的阴离子，和水分子形成的氢键就越多，相互作用的能量也越大。通过各种测试，像DFT计算、MD模拟、FT-IR光谱分析，都证明了亲液性阴离子能把离子水合壳变成有序的状态。

四、亲液性水溶液的优势尽显

用亲液性水溶液来制造电池正极，好处可太多了！它能减少正极材料和水之间那些不好的反应，像Li⁺浸出、Li⁺/H⁺交换这些问题都能缓解，这样就能保护正极材料的结构，让它更稳定。用亲液性溶液处理过的正极材料，Li⁺浸出少，pH变化小，结构也没怎么被破坏。

用这种溶液做出来的正极，电化学性能也特别棒。能达到很高的比容量和面积容量，循环稳定性和用NMP做出来的正极差不多。而且啊，亲液性溶液的材料成本比NMP低太多了，才是NMP的4%。从经济和环境角度看，它制造过程能耗降低46%，二氧化碳排放大幅减少，初期投资成本降低95%，运营成本也能减少23%，简直是又省钱又环保。

五、总结

该亲液性水性加工溶液可有效缓解水与正极材料间的界面化学反应，制备的正极性能与 NMP 处理的相当。技术经济分析表明其在电极制造方面优势明显，为绿色和碳中和电池制造提供了新途径。