新型水鋰電池充電10秒真能跑400公里嗎?

高性能新型水鋰電池從公布的數據來看,能量密度能夠得到大的提升,循環性能也沒有惡化,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,新型水鋰電池代表了鋰電池發展的方向。

據課題組介紹,新型水鋰電池可以大幅降低電池的成本,提高其能量密度,從而使電池充電時間更短,儲存電量更多,耐用時間更久。該體系計算的實際能量密度大于220 Wh/Kg(瓦時/公斤),能量效率高達95%,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(如榮威E50在60公里等速時續航里程為180公里)。

從新能源汽車、手機、電腦到大型機械設備,現代社會生活的許許多多新奇裝備是由鋰電池驅動的。但是,傳統方法制造的鋰電池成本高,對生產條件要求高,并且存在較大的安全隱患,已成為現有電動產品無法大規模推廣的主要阻礙。普通老百姓對于鋰電池的要求無非是更安全、更耐用、更方便。近日,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領導的課題組關于水溶液鋰電池體系的最新研究成果。
其研發的新型水鋰電,可以大幅降低電池的成本,提高其能量密度,從而使電池充電時間更短,儲存電量更多,耐用時間更久。用吳宇平教授的話來說,用這種電池充電只要10秒鐘,充入大約60度左右的電,就可以使一輛新能源電動車連續跑上400公里,而現在市面上售賣的電動車出行距離為150-180公里。如果將新型水鋰電池應用于手機中,待機時間可以比目前的手機待機時間延長一倍,充電時間則只要喝一杯茶的工夫。

據介紹,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。這種遷移是在溶液中進行的。
但是由于低電位的鋰離子會和水溶液發生電化學反應(析出氫,生成氫氧化鋰),從而使電池自身發生損耗,不能發生可逆充電,因此水鋰電池研究要解決的核心問題就是如何防止鋰離子和水在低電位發生反應。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生的電壓最多達到2.0V,而且充放電效率低。
吳宇平介紹,該課題組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“時空旁越”的“隨意門”和“時光機”在這個膜的作用下,質子和水分子無法在低電位下得到電子,就不會在鋰離子遷移過程中發生析氫或者水的分解。

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