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復旦大學研發新型鋰電池

——成本僅為傳統車用鋰電池一半,電動汽車充電10秒可跑400公里



2013-03-26 11:23:14 中國科技網

日前獲悉,復旦大學吳宇平教授領導的課題組突破傳統舊制,首次提出“電位穿越”理論,并制成了平均充電電壓為2.4伏、放電電壓為4.0伏的新型水溶液可充鋰電池(簡稱為“水鋰電”),這一成果大大突破了水溶液的理論分解電壓1.23伏。最新一期《自然》雜志子刊《科學報道》刊發了這一最新研究成果,該成果已引發美國能源研究機構、企業關注。

據了解,傳統方法制造的鋰電池生產成本較高,且其中有機電解質溶液存在一定安全隱患。業界一般采用“極化”方案(即不斷嘗試使用新型的材料制作電極)來解決水鋰電的核心問題——防止鋰離子和水在低電位發生反應。但該方案只能使水鋰電所產生的電壓最多達2.0伏,且充放電效率低。

吳宇平教授則另辟蹊徑,用高分子材料和無機材料制成復合膜,包裹在金屬鋰外。這層復合膜幫助鋰離子的電位在正負極之間“時空穿越”——在它的作用下,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產生損耗。吳教授打趣說:“你可以把它看成一道‘任意門’,鋰離子的電位經過膜,一下就到了負極,然后又直接從負極回到正極,就好像科幻片中,人跨過蟲洞可以直接在地球和外太空之間往返。”正因此,課題小組把這一新發現稱作“電位穿越”。

據介紹,該包裹復合膜的新型水鋰電可大幅降低電池成本,其能量密度比目前普遍采用的有機電解質的動力鋰離子電池高出80%,從而使電池充電時間更短,儲存電量更多,耐用時間更久。以電動汽車為例,復旦新型水鋰電僅需10秒即可完成充電,且能跑上400公里,而其成本僅有傳統車用鋰電池的一半。目前,該項技術離產業化僅“一步之遙”。

據悉,復旦大學自2005年起就一直在開展水鋰電這一國際前沿領域的探索,至2007年,在科技部重大基礎研究計劃和自然科學基金委的資助下,其研究成果和科研水平開始居于世界先進地位。




責任編輯: 中國能源網