水溶液鋰離子電池有哪些優(yōu)勢(shì)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2022-05-16 21:10
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水溶液鋰離子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。鋰離子電池的主要工作原理是依賴鋰離子在正負(fù)電極之間的遷移而萌生電流的，這種遷移在溶液中進(jìn)行，經(jīng)常會(huì)使電池自身發(fā)生損耗。
吳宇平教授開(kāi)創(chuàng)了新的思路：用高分子材料和無(wú)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(shuō)：“你可以把它想象成鋰離子的電位經(jīng)過(guò)膜，一下就到了負(fù)極，然后又筆直從負(fù)極回到正極，就猶如科幻片中，人跨越時(shí)光門可以筆直在地球和外太空之間往返。”因此，吳教授也把這一新發(fā)現(xiàn)稱作“電位穿越”。
這種新型水溶液鋰離子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)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)于水溶液鋰離子電池體系的最新研究，可將鋰離子電池性能提高80%。電動(dòng)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離子電池體系。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，與鋰電池中傳統(tǒng)的正極材料尖晶石錳酸鋰組裝，即可制成均勻充電電壓為4.2V、放電電壓為4.0V的新型水鋰電，這一成果大大沖破了水溶液的理論分析電壓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)模加工、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)，阻燃性加強(qiáng)，使電池在使用過(guò)程中不易發(fā)燙發(fā)熱，安全性能高;用高分子材料和無(wú)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)有鋰離子電池小得多。
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詳盡使用到各方各面，希望水鋰電的沖破能夠最終使消費(fèi)者對(duì)安全放心、對(duì)成本接受，處理目前全球躊躇不前的電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)。”
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(guò)程中，該系統(tǒng)的溫度要低得多，比常規(guī)的鋰電池。此外，水或含水電解質(zhì)與Li金屬陽(yáng)極和LiMn2O4正極兩者筆直接觸，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(wú)需為在電動(dòng)車中的使用。
水溶液鋰離子電池為電動(dòng)車發(fā)展掃除了障礙，水溶液鋰離子電池與傳統(tǒng)的鋰電池相比，大大提高安全性和可靠性。
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