科学家发明新型水锂电 能量密度比普通锂电池高80%

     本报讯（本报记者黄辛 通讯员陶韡烁）近日，复旦大学吴宇平课题组在水溶液锂电池体系研究中获新进展，发明了一种新型水溶液可充锂电池（简称“水锂电”），这将大大提升锂电池的安全性和使用效能。这种水锂电的能量密度比目前普遍采用的有机电解质动力锂离子电池高出80%，能量效率高达95%。相关研究成果发表在《自然》子刊《科学报告》上。

    吴宇平介绍说，根据实验结果，如果电动汽车装备这一新型水锂电，在满电状态下预计行驶距离可达400公里，而充电时间有望降到10秒钟左右；如应用于笔记本电脑、手机，待机时间可增加一倍以上。

    实验中，吴宇平课题组采用复合膜将金属锂进行包覆，而后将其置于pH值呈中性的水溶液中，与锂离子电池中传统的正极材料如尖晶石锰酸锂组装，制成了平均充电电压为4.2V、放电电压为4.0V的新型水锂电。这一成果大大突破了传统电池极限。

    锂电池依靠锂离子通过电解质溶液在正负电极间的迁移而产生电流，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，使电池自身产生损耗，无法进行可逆充电。

    研究人员在研究中首次提出锂离子在该复合膜发生“电位穿越”的观点。他们独辟蹊径，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发生“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。吴宇平打趣地说道：“你可以把它想象成一道‘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，人跨过时光门，可以直接在地球和外太空之间往返。”