新型水鋰電技術突破電池極限

    鋰電世界  最新一期《自然》雜志子刊《科學報道》，刊發了復旦大學吳宇平教授課題組關于水溶液鋰電池體系的最新研究成果。這一新的成果將滿足人們對鋰電池的所有要求，也為電動汽車等交通工具走進人們的生活解決了瓶頸問題。

    鋰電池如今已成為人們生活中的必需品，從手機、電腦到大型機械設備、新能源汽車，都由鋰電池驅動。普通百姓對于鋰電池的要求無非是更安全電池在任何情況下都不爆炸；更耐用電池使用時能支撐的時間久一些，壽命更長一點；更方便通過風能、太陽能、潮汐能發出來的電可以高效率儲存起來，在天黑時或沒風沒電時用。這些都是全世界電池研究者追尋的目標。

    吳宇平課題組采用復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。這一成果大大突破了水溶液的理論分解電壓1.23V。吳教授課題組發明的新型水溶液可充鋰電池（簡稱為“水鋰電”），其能量密度（即同樣大小、質量的情況下，每單位儲存電能的多少）比采用有機電解質的動力鋰離子電池高80%。

    據吳宇平教授介紹，水鋰電是當今鋰電池研發的前沿和方向之一，它是用普通的水溶液來替換傳統鋰電池中的有機電解質溶液。傳統的鋰離子電池盡管具有諸多優點，并且在民眾生活中應用廣泛，但在大型的儲能系統中，用傳統方法制造的鋰電池成本高，對生產條件要求高，并且由于有機電解質的物理化學性質，存在較大的安全隱患。而水溶液由于安全性能高，不會起火，離子導電率高，且成本也低，水鋰電已經成為下一代大型儲能電池發展的優選方向。

    據悉，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生電流的，這種遷移在溶液中進行，常常會使電池自身發生損耗。吳宇平教授則換了另外一種思路，用高分子材料和無機材料制成復合膜，包裹在金屬鋰外。而這層復合膜成為了鋰離子的電位在正負極之間“時空穿越”的“隨意門”和“時光機”吳宇平教授解釋稱：“你可以把他想象成鋰離子的電位經過膜，一下就到了負極，然后又直接從負極回到正極，就好像科幻片中，人跨過時光門可以直接在地球和外太空之間往返?！币虼耍瑓墙淌谝舶堰@一新發現稱作“電位穿越”。預計裝備這一新型水鋰電的電動汽車的行駛距離有望達到400公里，而現在市面上售賣的電動車出行距離為150-180公里。