Högkoncentrerade vattenhaltiga elektrolyter, känd som vatten-i-salt elektrolyter, kan vara ett alternativ till de organiska lösningsmedel som används i bilbatterier och andra elektrokemiska apparater. De har fördelarna med överflöd, låg kostnad och icke-toxicitet, enligt översiktsartikeln "Vatten-i-salt elektrolyter för högspänningsvattenhaltiga elektrokemiska energilagringsanordningar, " publicerad i tidskriften Aktuell åsikt i elektrokemi av Vitor Leite Martins och Roberto Manuel Torresi, båda är anslutna till University of São Paulos Chemistry Institute (IQ-USP) i Brasilien.

Studien genomfördes som en del av Martins postdoktorala forskning under ledning av Torresi och en del av det tematiska projektet "Optimering av de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos nanostrukturerade material för tillämpningar inom molekylärt igenkänning, katalys och energiomvandling/lagring, " som Torresi är huvudutredare för. Båda projekten stöds av FAPESP.

"Begreppet "vatten-i-salt elektrolyter" syftar på lösningar som utgör en mycket hög koncentration av salt i en mycket liten mängd vatten. Mängden vatten är precis tillräcklig för att lösa jonerna för att främja solvatisering. Systemet innehåller inget fritt vatten , till skillnad från konventionella lösningar, " sa Torresi till Agência FAPESP.

Detta är möjligt endast om saltmolekylen som ska lösas består av en stor anjon och en liten katjon, Torresi förklarade. Ett exempel är LiTFSI, dvs. litiumbis(trifluormetansulfonyl)imid (CF ₃ SÅ ₂ NLiSO ₂ CF ₃ ), medan NaCl, dvs. natriumklorid eller bordssalt, är till ingen nytta, eftersom den har en anjon och katjon av liknande storlek.

"Eftersom det inte finns något fritt vatten i denna ultrakoncentrerade lösning, elektrolytisk delning av vatten till väte och syre blir mycket svårare, så lösningens elektrokemiska stabilitet är mycket hög trots att systemet innehåller vatten, " han sa.

Sammanfattningsvis, detta innovativa tekniska förslag baserat på en hög koncentration av salt i vatten erbjuder betydande fördelar jämfört med konventionell teknik som använder salt löst i organiska föreningar. Ändå, den tekniska användningen av vatten-i-salt elektrolyter innebär också utmaningar.

"Den första är att lösningen innehåller lite vatten och är mycket hygroskopisk:den tenderar att absorbera fukt från luften, och detta ändrar dess vattenhalt. Den andra är att ultrakoncentrerade vattenlösningar är mycket frätande, sa Torresi.

Benägenheten att absorbera omgivande fukt delas med organiska lösningsmedel och är en av anledningarna till att konventionella batterier måste skärmas, men korrosiviteten är en stor nackdel:de organiska lösningsmedel som för närvarande används i litiumbatterier angriper inte elektroderna, de enda metalliska komponenterna, i betydande utsträckning.

Dock, enligt Torresi, denna nackdel bör inte överskattas. "Korrosion var ett stort problem i årtionden. Nu, vi vet hur man förfinar strömsamlare, och med några anpassningar, det kommer inte att vara svårt att övervinna problemet med korrosion i ett framtida vattenbatteri, " han sa.