水溶液锂電池有什麽優點
水溶液锂電池由于安全性能高,不會起火,離子導電率高,且成本也低,已經成爲下一代大型儲能電池發展的優選方向。锂電池的主要工作原理是依靠锂離子在正負電極之間的遷移而産生電流的,這種遷移在溶液中進行,常常會使電池自身發生損耗。
吳宇平教授開創了新的思路:用高分子材料和無機材料制成複合膜,包裹在金屬锂外。而這層複合膜成爲锂離子的電位在正負極之間“時空穿越”的“隨意門”。吳宇平說:“你可以把它想象成锂離子的電位經過膜,一下就到了負極,然後又直接從負極回到正極,就好像科幻片中,人跨過時光門可以直接在地球和外太空之間往返。”因此,吳教授也把這一新發現稱作“電位穿越”。
这种新型水溶液锂電池将以突出的安全性、耐用性,成为新能源产品的“大力士”。用它装备的电动汽车的行驶距离有望达到400公里,而装备等同体积的传统锂电电动车出行距离仅为150—180公里。
复旦大学教授吴宇平教授关于水溶液锂電池体系的最新研究,可将锂電池性能提高80%。电动汽车只需充电10秒即可行驶400公里,这种电池成本低廉,安全不易爆炸。
该课题组向记者展示了这种锂電池体系。一片薄薄的金属锂,被特制的复合膜紧密包裹,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尖晶石锰酸锂组装,即可制成平均充电电压为4.2V、放电电压为4.0V的新型水锂电,这一成果大大突破了水溶液的理论分解电压1.23V。
吳宇平課題組的這項成果對發展新型的低成本、易大規模生産、安全環保的蓄電池體系提供了可能。據稱,新型的水锂電采用水溶液作爲電解質,阻燃性增強,使電池在使用過程中不易發燙發熱,安全性能高;用高分子材料和無機材料制成複合膜,能將電池的能量損耗降到5%以下。
据估计,如果将这种电池用于手机,同样大小的电池至少能将手机通话时间延长一倍,成本则不足原有的一半;用于汽车同样如此,对环境构成的污染也比现有锂電池小得多。
美國能源研究所已“瞄”上這項研究,希望與該課題組達成合作意向。但他更希望能與國內有前瞻性的企業合作。該團隊表示,“新型水锂電在生活中可具體應用到各方各面,希望水锂電的突破能夠最終使消費者對安全放心、對成本接受,解決目前全球躊躇不前的電動汽車産業。”
水電解質在此ARLB系統,具有高的熱容量,並能吸收大量的熱量。在相同的充電和放電過程中,該系統的溫度要低得多,比常規的锂離子電池。此外,水或含水電解質與Li金屬陽極和LiMn2O4正極兩者直接接觸,並且冷卻效果將是非常有效的。冷卻系統,這是通常所需的大容量電池模塊,無需爲在電動汽車中的應用。
水溶液锂電池为电动汽车发展扫除了障碍,水溶液锂電池与传统的锂离子电池相比,大大提高安全性和可靠性。
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