在水性電解液，它們的氧化還原電位的差異是非常大的，它們的組合將建立一個可再充電的電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的組裝的水可再充電鋰的電池(ARLB)使用的被覆的鋰金屬作為陽極和錳酸鋰作為陰極，其CV曲線的掃描速度為0.1 mV/s,有兩對氧化還原峰，分別位于4.14/3.80和4.28/3.93 V。從上面的圖中，氧化還原反應(yīng)如下所示:在充電過程中，只有一個在陽極反應(yīng)。Li +離子從水性電解液運輸通過被覆層，減少在鋰金屬表面和沉積Li金屬。在陰極上進(jìn)行兩種反應(yīng):Li +的陽離子去地嵌入從四面體8a的和八面體16c的站點，隨后，造成兩對氧化還原峰，和有機(jī)電解質(zhì)的行為類似。在放電過程中，反向的過程發(fā)生。因此，在我們的ARLB的CV曲線有兩對氧化還原峰。這表明，我們上面的電池化學(xué)涂層的鋰金屬，0.5mol.L-1 Li2SO4/LiMn2O4可以在水性電解液的可充電電池平均輸出電壓高于3.8 V，遠(yuǎn)高于水的理論分解電壓，即1.229 V。水鋰電池
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圖3:(一)示意圖我們設(shè)計的可再充電鋰水溶液的電池(ARLB)使用的被覆的鋰金屬作為陽極，錳酸鋰作為陰極和0.5mol.L-1 Li2SO4水溶液作電解質(zhì)，及(b)簡歷ARLB的掃描速率為0.1 mV s-1的。的電勢變化的Li +離子在我們設(shè)計ARLB的是，在圖4中所示。鋰金屬具有最低的氧化還原電位，-3.05 V(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極，SHE)，并迅速與水反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和LiOH。此外，鋰金屬的電位是遠(yuǎn)低于析氫，氫將容易地生產(chǎn)。然而，在我們的例子中，的涂層鋰金屬是很穩(wěn)定，在水溶液電解質(zhì)和有沒有析氫。主要的原因是，Li +離子可以跨越通過涂層的析氫的電勢范圍內(nèi)，并直接到達(dá)的鋰金屬。此交叉的是類似的小區(qū)membrane24兩側(cè)之間的電勢變化。在涂層中Li +離子的電位的急劇減小從正到負(fù)。Li +離子的外側(cè)的涂層有更高的電勢，是非常穩(wěn)定的。 Li +離子在涂層內(nèi)部不與水接觸，不能給電子原子李導(dǎo)致生產(chǎn)氫的水。順便說一下，水和質(zhì)子無法進(jìn)入內(nèi)部的涂層，它們無法到達(dá)足夠的低電位來生產(chǎn)氫氣。至于LiMn2O4正極，它是穩(wěn)定的，因為它的潛力是在水中下面，對氧的演化和遠(yuǎn)高于析氫。

水鋰電池
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圖4:LiMn2O4在電解液和被覆的鋰金屬之間的移動過程中Li +離子的電位的示意圖。

在圖5中所示的在3.7和4.25 V之間的ARLB的電化學(xué)性能。在恒流充的ARLB曲線在電流密度為100毫安克-1有兩個不同的電壓在4.04和4.18 V.高原在放電過程中的錳酸鋰的質(zhì)量的基礎(chǔ)上，兩個電壓高原出現(xiàn)在4.07和3.94的V，分別。這是兩對夫婦以上的CV曲線中觀察到的氧化還原峰，與脫嵌Li +離子進(jìn)入尖晶石錳酸鋰的嵌入和良好的協(xié)議。約為4.0 V，0.2 V高于那些基于LiMn2O4的陰極和石墨碳陽極的鋰離子電池的平均放電電壓。放電和充電電壓的基礎(chǔ)上，將能源效率在95%以上，高于那些為鋰離子電池(約90%)和其他的電池systems12，22，25。此電池的初始充放電容量根據(jù)錳酸鋰的質(zhì)量上的130和115毫安克-1，分別與初始庫侖效率是88.5%。這些值是那些在有機(jī)electrolyte7類似。的能力遠(yuǎn)高于-solution12基于新的液體陰極。當(dāng)然，在使用有機(jī)電解質(zhì)的鋰離子電池，錳酸鋰應(yīng)摻雜或涂層，以確保其良好的循環(huán)performance26，其可逆容量是110毫安克-1以下。這里L(fēng)iMn2O4的不需要摻雜或coating16，17，而實際上是高于在有機(jī)電解質(zhì)中的錳酸鋰的比容量在ARLB。

圖5:我們的設(shè)計ARLB的電化學(xué)性