复旦大学水锂电池新突破 充10秒电动汽车能跑上400公里

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作者:Admin  来源:互联网  发布日期:2013-04-13

 复旦大学水锂电池新突破 充10秒电动汽车能跑上400公里

由复旦大学研发的一种新型水锂电池，只要花10秒钟充60度电，就可以让新能源电动汽车跑上400公里。
据报道，复旦昨天发布的该项科研成果，于近日在《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)刊发。而该科研成果将有望解决目前全球踌躇不前的电动汽车产业的主要障碍，为新能源发展注入新动力。
 
据吴宇平教授介绍，水锂电是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它是用普通的水溶液来替换传统锂电池中的有机电解质溶液，安全性能高，不会起火。此外，新型的水锂电采用水溶液作为电解质，阻燃性增强，使电池在使用过程中不容易发烫发热，安全性能和成本较现有的锂离子电池都具有明显的优势。吴宇平打趣地说道:“你可以把他形象地想象成锂离子的电位经过膜，一下就到了负极，然后又直接从负极回到正极，就好像人跨过任意门可以直接在地球和外太空之间往返。”
复旦研发出该成果后，已有国外能源机构提出了合作意向。吴宇平教授表示，希望这一成果在国内汽车企业中率先实现产业化。
 
新型水锂电更耐用
从新能源汽车、手机、电脑到大型机械设备，现代社会生活的许许多多新奇装备是由锂电池驱动的。但是，传统方法制造的锂电池成本高，对生产条件要求高，并且存在较大的安全隐患，已成为现有电动产品无法大规模推广的主要阻碍。普通老百姓对于锂电池的要求无非是更安全、更耐用、更方便。近日，最新一期《自然》杂志子刊《科学报道》刊发了复旦大学吴宇平教授领导的课题组关于水溶液锂电池体系的最新研究成果。
其研发的新型水锂电，可以大幅降低电池的成本，提高其能量密度，从而使电池充电时间更短，储存电量更多，耐用时间更久。用吴宇平教授的话来说，用这种电池充电只要10秒钟，充入大约60度左右的电，就可以使一辆新能源电动车连续跑上400公里，而现在市面上售卖的电动车出行距离为150-180公里。如果将新型水锂电池应用于手机中，待机时间可以比目前的手机待机时间延长一倍，充电时间则只要喝一杯茶的工夫。

记者日前获悉，复旦大学吴宇平教授领导的课题组突破传统旧制，首次提出“电位穿越”理论，并制成了平均充电电压为2.4伏、放电电压为4.0伏的新型水溶液可充锂电池(简称为“水锂电”)，这一成果大大突破了水溶液的理论分解电压1.23伏。最新一期《自然》杂志子刊《科学报道》刊发了这一最新研究成果，该成果已引发美国能源研究机构、企业关注。

　　据了解，传统方法制造的锂电池生产成本较高，且其中有机电解质溶液存在一定安全隐患。业界一般采用“极化”方案(即不断尝试使用新型的材料制作电极)来解决水锂电的核心问题――防止锂离子和水在低电位发生反应。但该方案只能使水锂电所产生的电压最多达2.0伏，且充放电效率低。

　　吴宇平教授则另辟蹊径，用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。这层复合膜帮助锂离子的电位在正负极之间“时空穿越”――在它的作用下，质子和水分子无法在低电位下得到电子，就不会在锂离子迁移过程中产生损耗。吴教授打趣说：“你可以把它看成一道‘任意门’，锂离子的电位经过膜，一下就到了负极，然后又直接从负极回到正极，就好像科幻片中，人跨过虫洞可以直接在地球和外太空之间往返。”正因此，课题小组把这一新发现称作“电位穿越”。

　　据介绍，该包裹复合膜的新型水锂电可大幅降低电池成本，其能量密度比目前普遍采用的有机电解质的动力锂离子电池高出80%，从而使电池充电时间更短，储存电量更多，耐用时间更久。以电动汽车为例，复旦新型水锂电仅需10秒即可完成充电，且能跑上400公里，而其成本仅有传统车用锂电池的一半。目前，该项技术离产业化仅“一步之遥”。

　　据悉，复旦大学自2005年起就一直在开展水锂电这一国际前沿领域的探索，至2007年，在科技部重大基础研究计划和自然科学基金委的资助下，其研究成果和科研水平开始居于世界先进地位。