中國儲能網(wǎng)訊：只要花10秒鐘充60度電，就可以讓裝備了新型水溶液可充鋰電池（簡稱為“水鋰電池”）的電動汽車跑400公里？
近日，最新一期《自然》（Nature）雜志子刊《科學(xué)報道》（Sci. Report）刊發(fā)了復(fù)旦大學(xué)教授吳宇平領(lǐng)導(dǎo)的課題組關(guān)于水溶液鋰電池體系的最新研究成果。
據(jù)該課題組實驗測算，這一技術(shù)制造的新型鋰電池，能量效率高達95%，它的能量密度（即同樣大小、質(zhì)量的情況下單位儲存電能），比目前普遍采用有機電解質(zhì)的鋰離子電池高出80%。該課題組研究人員介紹，預(yù)計裝備這一新型水鋰電池的電動汽車，滿電狀態(tài)下行駛距離可達400公里，而充電時間僅10秒鐘左右；如應(yīng)用于筆記本電腦、手機，待機時間可增加一倍以上。
吳宇平則在接受記者采訪時表示，這一成果經(jīng)《科學(xué)報道》刊發(fā)后，短短幾天，已有美國新能源汽車開發(fā)的相關(guān)機構(gòu)發(fā)出合作請求，但復(fù)旦方作為擁有原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)方，更希望尋求與國內(nèi)企業(yè)合作，盡快將這一成果在國內(nèi)運用，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展。
“高性能水鋰電池從公布的數(shù)據(jù)來看，能量密度能夠得到大的提升，循環(huán)性能也沒有惡化，使用水系電解液也使安全性得到一定的保障，從這些方面看，水鋰電池代表了鋰電池發(fā)展的方向?！北本┵惖辖?jīng)智投資顧問有限公司高級咨詢師張謙在接受本報記者采訪時表示。
“正如其發(fā)明者吳宇平教授所強調(diào)的，水鋰電池研發(fā)目前只是在原理上實現(xiàn)新突破，并在實驗室得到了驗證，但科學(xué)發(fā)明從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的過程并非一蹴而就，有很多問題仍需要解決?！睆堉t向本報表示。
“電位穿越”理論
從1859年勒克郎謝發(fā)明鉛酸蓄電池，之后鎳-鎘電池、鈉硫電池、液流電池以及較新的鋰離子電池、水溶液可充鋰電池（簡稱水鋰電）直到復(fù)合超級電容器，一百多年來這個領(lǐng)域的發(fā)展一直備受矚目。
吳宇平課題組采用復(fù)合膜將金屬鋰進行包覆，而后將其置于pH值呈中性的水溶液中，與鋰離子電池中傳統(tǒng)的正極材料如尖晶石錳酸鋰組裝，制成了平均充電電壓為4.2V、放電電壓為4.0V的新型水鋰電池。
另外，該課題組還首次提出了鋰離子在該復(fù)合膜發(fā)生“電位穿越”的理論。
據(jù)介紹，鋰電池的主要工作原理是依靠鋰離子在正負電極之間的遷移而產(chǎn)生電流的。這種遷移是在溶液中進行的。但是由于低電位的鋰離子會和水溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（析出氫，生成氫氧化鋰），從而使電池自身發(fā)生損耗，不能發(fā)生可逆充電，因此水鋰電池研究要解決的核心問題就是如何防止鋰離子和水在低電位發(fā)生反應(yīng)。而采用原有的“極化”（即不斷嘗試使用新型的材料制作電極）解決方案，只能使水鋰電池所產(chǎn)生的電壓最多達到2.0V，而且充放電效率低。
