中國(guó)儲(chǔ)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(jiǎn)稱為“水鋰電池”）的電動(dòng)汽車(chē)跑400公里？
近日，最新一期《自然》（Nature）雜志子刊《科學(xué)報(bào)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(shí)驗(yàn)測(cè)算，這一技術(shù)制造的新型鋰電池，能量效率高達(dá)95%，它的能量密度（即同樣大小、質(zhì)量的情況下單位儲(chǔ)存電能），比目前普遍采用有機(jī)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(jì)裝備這一新型水鋰電池的電動(dòng)汽車(chē)，滿電狀態(tài)下行駛距離可達(dá)400公里，而充電時(shí)間僅10秒鐘左右；如應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)，待機(jī)時(shí)間可增加一倍以上。
吳宇平則在接受記者采訪時(shí)表示，這一成果經(jīng)《科學(xué)報(bào)道》刊發(fā)后，短短幾天，已有美國(guó)新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)的相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)出合作請(qǐng)求，但復(fù)旦方作為擁有原創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)方，更希望尋求與國(guó)內(nèi)企業(yè)合作，盡快將這一成果在國(guó)內(nèi)運(yùn)用，推動(dòng)新能源汽車(chē)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(lái)看，能量密度能夠得到大的提升，循環(huán)性能也沒(méi)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。”北京賽迪經(jīng)智投資顧問(wèn)有限公司高級(jí)咨詢師張謙在接受本報(bào)記者采訪時(shí)表示。
“正如其發(fā)明者吳宇平教授所強(qiáng)調(diào)的，水鋰電池研發(fā)目前只是在原理上實(shí)現(xiàn)新突破，并在實(shí)驗(yàn)室得到了驗(yàn)證，但科學(xué)發(fā)明從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程并非一蹴而就，有很多問(wèn)題仍需要解決。”張謙向本報(bào)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(jiǎn)稱水鋰電）直到復(fù)合超級(jí)電容器，一百多年來(lái)這個(gè)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(jìn)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(fù)電極之間的遷移而產(chǎn)生電流的。這種遷移是在溶液中進(jìn)行的。但是由于低電位的鋰離子會(huì)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(wèn)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(dá)到2.0V，而且充放電效率低。
