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水溶液鋰電池有什么優(yōu)點(diǎn)

水溶液鋰電池由于安全性能高,不會(huì)起火,離子導(dǎo)電率高,且成本也低,已經(jīng)成為下一代大型儲(chǔ)能電池發(fā)展的優(yōu)選方向。鋰電池的主要工作原理是依靠鋰離子在正負(fù)電極之間的遷移而產(chǎn)生電流的,這種遷移在溶液中進(jìn)行,常常會(huì)使電池自身發(fā)生損耗。

吳宇平教授開創(chuàng)了新的思路:用高分子材料和無機(jī)材料制成復(fù)合膜,包裹在金屬鋰外。而這層復(fù)合膜成為鋰離子的電位在正負(fù)極之間“時(shí)空穿越”的“隨意門”。吳宇平說:“你可以把它想象成鋰離子的電位經(jīng)過膜,一下就到了負(fù)極,然后又直接從負(fù)極回到正極,就好像科幻片中,人跨過時(shí)光門可以直接在地球和外太空之間往返?!币虼?,吳教授也把這一新發(fā)現(xiàn)稱作“電位穿越”。

這種新型水溶液鋰電池將以突出的安全性、耐用性,成為新能源產(chǎn)品的“大力士”。用它裝備的電動(dòng)汽車的行駛距離有望達(dá)到400公里,而裝備等同體積的傳統(tǒng)鋰電電動(dòng)車出行距離僅為150—180公里。

復(fù)旦大學(xué)教授吳宇平教授關(guān)于水溶液鋰電池體系的最新研究,可將鋰電池性能提高80%。電動(dòng)汽車只需充電10秒即可行駛400公里,這種電池成本低廉,安全不易爆炸。

該課題組向記者展示了這種鋰電池體系。一片薄薄的金屬鋰,被特制的復(fù)合膜緊密包裹,將其置于pH值呈中性的水溶液中,與鋰離子電池中傳統(tǒng)的正極材料尖晶石錳酸鋰組裝,即可制成平均充電電壓為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。

吳宇平課題組的這項(xiàng)成果對(duì)發(fā)展新型的低成本、易大規(guī)模生產(chǎn)、安全環(huán)保的蓄電池體系提供了可能。據(jù)稱,新型的水鋰電采用水溶液作為電解質(zhì),阻燃性增強(qiáng),使電池在使用過程中不易發(fā)燙發(fā)熱,安全性能高;用高分子材料和無機(jī)材料制成復(fù)合膜,能將電池的能量損耗降到5%以下。

據(jù)估計(jì),如果將這種電池用于手機(jī),同樣大小的電池至少能將手機(jī)通話時(shí)間延長(zhǎng)一倍,成本則不足原有的一半;用于汽車同樣如此,對(duì)環(huán)境構(gòu)成的污染也比現(xiàn)有鋰電池小得多。

美國(guó)能源研究所已“瞄”上這項(xiàng)研究,希望與該課題組達(dá)成合作意向。但他更希望能與國(guó)內(nèi)有前瞻性的企業(yè)合作。該團(tuán)隊(duì)表示,“新型水鋰電在生活中可具體應(yīng)用到各方各面,希望水鋰電的突破能夠最終使消費(fèi)者對(duì)安全放心、對(duì)成本接受,解決目前全球躊躇不前的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)?!?/p>

水電解質(zhì)在此ARLB系統(tǒng),具有高的熱容量,并能吸收大量的熱量。在相同的充電和放電過程中,該系統(tǒng)的溫度要低得多,比常規(guī)的鋰離子電池。此外,水或含水電解質(zhì)與Li金屬陽(yáng)極和LiMn2O4正極兩者直接接觸,并且冷卻效果將是非常有效的。冷卻系統(tǒng),這是通常所需的大容量電池模塊,無需為在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。

水溶液鋰電池為電動(dòng)汽車發(fā)展掃除了障礙,水溶液鋰電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比,大大提高安全性和可靠性。

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