目前市面上的电动车出行距离为150-180公里,而复旦大学吴宇平教授领导的课题研究发明出一种新型水锂电,可将电动汽车的行驶距离提升至400公里,而充电时间仅需十几秒钟,有望破解新能源

目前市面上的电动车出行距离为150-180公里,而复旦大学吴宇平教授领导的课题研究发明出一种新型水锂电,可将电动汽车的行驶距离提升至400公里,而充电时间仅需十几秒钟,有望破解新能源车充电难的瓶颈。记者在采访中获悉,《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci. Report)于3月7日刊发了吴宇平的这一研究成果,产业化应用前景被业界看好。

这种新型的水锂电,即为水溶液可充锂电池。该课题组的研究成员王旭炯介绍说,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,依靠锂离子在正负电极之间的迁移而产生电流的。但由于低电位的锂离子会和水溶液发生电化学反应(析出氢,生成氢氧化锂),而使电池自身发生损耗,不能发生可逆充电。经过多年研究攻关,该课题组成功破解了这一难题,即用高分子材料和无机材料制成复合膜,包裹在金属锂之外。

吴宇平打趣地说道:“你可以把它形象地想象成:锂离子的电位经过复合膜,一下子就到了负极,然后又直接从负极回到正极,就好像科幻片中,人跨过时光门后可以直接在地球和外太空之间自由往返。”

据介绍,这种新型的水锂电的能量密度(即同样大小、质量的情况下,每单位储存电能的多少)比目前普遍采用的有机电解质的动力锂离子电池要高出了80%,能量效率高达95%。“即使充一万次电,能量效率也有93%,损耗率非常低。”吴宇平说。

该水锂电的最大亮点在于:能量密度高、损耗低,从而使电池充电时间更短、储存电量更多、耐用时间更久。这一新型水锂电如果付诸于实际应用,不仅能使电动汽车行驶距离能达到400公里,而且能笔记本电脑电池的使用时间延长一倍以上。吴宇平乐观地表示,预计只要短短6秒钟的时间,该水锂电就能充满30度电。

据悉,现有电动产品之所以难以大规模推广,是因为常常存在安全隐患,无法给消费者100%信心。目前普通的有机溶剂与锂盐溶液在过度充电、短路等不良情况下,很容易导致锂离子电池发生起火甚至爆炸。新型的水锂电采用水溶液作为电解质,阻燃性增强,因而使用过程中不容易发烫发热,安全性能更可靠。

“新型水锂电成本较低,可应用于各行各业。”吴宇平说,“希望水锂电的突破,能够在数码产品、电动汽车等产业得到有效利用,使这些电力产品的价格更亲民、性能更安全,为新能源发展注入新的动力。”令人欣喜的是,研究成果发布没多久,已有国外新能源汽车开发相关机构提出合作需求。

【新闻背景】电池发展史折射科技变迁

从1859年勒克郎谢发明铅酸蓄电池之后,镍-镉电池、钠硫电池、液流电池以及较新的锂离子电池、水溶液可充锂电池(简称水锂电)直到复合超级电容器,一百多年来这个领域的发展一直备受瞩目。当今锂电池的研发和使用是主流,也是科学研究和社会关注的热点。

锂电池(Lithium battery)是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池,大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。

锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生,最早应用于心脏起搏器中。之后人们运用各种材料开发出性能各异效能更优的锂电池,并广泛应用于各类数码产品、电动工具,直至航天、军事等领域。但锂离子电池在大型的储能系统中,由于成本高,且对生产条件要求高。

[责任编辑:赵卓然]

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