水溶液鋰電池由于安全性能高，不會起火，離子導電率高，且成本也低，已經成為下一代大型儲能電池發展的優選方向。鋰電池的(de)(de)主(zhu)要工作原理是依(yi)靠鋰離子在正負(fu)電(dian)極之間的(de)(de)遷移(yi)而產生電(dian)流(liu)的(de)(de)，這種(zhong)遷移(yi)在溶液(ye)中進行(xing)，常常會使電(dian)池自身發(fa)生損耗(hao)。

吳(wu)宇平教授(shou)開(kai)創了新的(de)思路(lu)：用高分子(zi)材(cai)料和(he)(he)無機材(cai)料制成(cheng)復合膜(mo)，包(bao)裹在金(jin)屬鋰(li)外。而這層復合膜(mo)成(cheng)為鋰(li)離子(zi)的(de)電(dian)(dian)位(wei)在正(zheng)負極(ji)之(zhi)間“時(shi)空穿越”的(de)“隨意(yi)門”。吳(wu)宇平說：“你可以把它想象成(cheng)鋰(li)離子(zi)的(de)電(dian)(dian)位(wei)經過(guo)膜(mo)，一下就到(dao)了負極(ji)，然后又(you)直(zhi)接(jie)從負極(ji)回到(dao)正(zheng)極(ji)，就好(hao)像科幻片中，人跨過(guo)時(shi)光門可以直(zhi)接(jie)在地球和(he)(he)外太空之(zhi)間往返。”因(yin)此(ci)，吳(wu)教授(shou)也(ye)把這一新發現稱作(zuo)“電(dian)(dian)位(wei)穿越”。

這種新型水(shui)溶液(ye)鋰電池將以(yi)突出的(de)安全性、耐用(yong)性，成為新能源(yuan)產品的(de)“大力士(shi)”。用(yong)它裝(zhuang)(zhuang)備(bei)的(de)電動(dong)汽車(che)的(de)行駛距(ju)離有望達到(dao)400公里，而裝(zhuang)(zhuang)備(bei)等同體積的(de)傳統(tong)鋰電電動(dong)車(che)出行距(ju)離僅為150—180公里。

復旦大(da)學教授吳宇(yu)平(ping)教授關于水溶液鋰電(dian)池體(ti)系的最新研究，可(ke)將鋰電(dian)池性能提高80%。電(dian)動汽(qi)車只需充電(dian)10秒即可(ke)行駛400公里，這(zhe)種電(dian)池成(cheng)本低(di)廉(lian)，安全不易爆炸。

該課題組(zu)向記者展示了(le)這(zhe)種鋰(li)(li)電池體系(xi)。一(yi)片薄薄的金屬(shu)鋰(li)(li)，被特制的復合膜緊密包裹(guo)，將其(qi)置(zhi)于pH值呈中性的水溶液中，與鋰(li)(li)離(li)子電池中傳統的正極材料尖晶石(shi)錳酸鋰(li)(li)組(zu)裝，即可制成平均(jun)充電電壓(ya)為(wei)4.2V、放(fang)電電壓(ya)為(wei)4.0V的新型(xing)水鋰(li)(li)電，這(zhe)一(yi)成果大(da)大(da)突破了(le)水溶液的理論分解電壓(ya)1.23V。

吳宇(yu)平(ping)課題(ti)組的(de)這項成果對發(fa)展新(xin)型的(de)低(di)成本(ben)、易大規模生產、安(an)全(quan)環保的(de)蓄電(dian)池(chi)體(ti)系提(ti)供了可(ke)能。據(ju)稱，新(xin)型的(de)水鋰電(dian)采用水溶(rong)液(ye)作為電(dian)解質，阻燃性(xing)增強，使電(dian)池(chi)在使用過(guo)程中不易發(fa)燙發(fa)熱，安(an)全(quan)性(xing)能高;用高分子材料(liao)和無機材料(liao)制成復合(he)膜，能將電(dian)池(chi)的(de)能量損耗降到5%以(yi)下。

據估計(ji)，如果(guo)將這種電池(chi)用于(yu)手機(ji)，同樣大(da)小的電池(chi)至少能將手機(ji)通話時間延長一倍(bei)，成本則不足(zu)原有(you)的一半;用于(yu)汽車(che)同樣如此，對環境(jing)構成的污染也比(bi)現(xian)有(you)鋰電池(chi)小得(de)多。

美國能(neng)源研究所已“瞄”上(shang)這項(xiang)研究，希望(wang)與該課題組達成合(he)(he)作意向。但他更希望(wang)能(neng)與國內有前瞻(zhan)性的企業合(he)(he)作。該團隊表示，“新型水鋰(li)電在生活(huo)中可具(ju)體應用到各(ge)方(fang)各(ge)面(mian)，希望(wang)水鋰(li)電的突破能(neng)夠最終使(shi)消費者(zhe)對安全放心(xin)、對成本接受，解決目前全球躊躇不前的電動汽車產業。”

水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)在此(ci)ARLB系(xi)統，具有高的(de)熱(re)容量(liang)(liang)，并能吸收大量(liang)(liang)的(de)熱(re)量(liang)(liang)。在相(xiang)同的(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)和放電(dian)(dian)(dian)(dian)過程中(zhong)，該系(xi)統的(de)溫度要低得多，比常(chang)規的(de)鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)。此(ci)外，水(shui)或含水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)與Li金屬陽極和LiMn2O4正極兩者(zhe)直接接觸，并且冷(leng)卻(que)效果將是非(fei)常(chang)有效的(de)。冷(leng)卻(que)系(xi)統，這是通常(chang)所需的(de)大容量(liang)(liang)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)模塊，無需為在電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車中(zhong)的(de)應用。

水溶液鋰電池為電動汽車發展掃除了障礙(ai)，水溶液鋰電池與傳統的鋰離子電池相比(bi)，大(da)大(da)提高安全性(xing)和可靠性(xing)。