充電10秒，汽車(chē)能跑400公里

同等體積手機電池電量增加一倍？電動(dòng)車(chē)10秒鐘充電可跑400公里？這些夢(mèng)想或可成真。近日，復旦大學(xué)研究團隊成功研發(fā)“電位穿越”技術(shù)，大幅提升鋰電池性能，為解能源緊缺問(wèn)題另辟蹊徑。

“提高能源利用效率，開(kāi)拓新能源和可再生能源，都離不開(kāi)電化學(xué)儲能——新型電池。”課題組負責人、復旦化學(xué)系教授吳宇平介紹，由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，此前科學(xué)家將其作為負極材料，通過(guò)鋰的氧化還原反應進(jìn)行充電放電。目前常用的鋰電池中一般使用非水的有機電解質(zhì)溶液作為介質(zhì)，讓電化學(xué)反應過(guò)程中電子可以穿梭往來(lái)。

然而，傳統方法制造的鋰電池生產(chǎn)成本較高，且其中有機電解質(zhì)溶液存在一定安全隱患。近年來(lái)全球科學(xué)家都在探索，鋰電池中的介質(zhì)溶液能否用離子導電率更高的水來(lái)代替？難題擋在所有人面前——鋰電池依靠鋰離子通過(guò)介質(zhì)溶液，在正負電極間的遷移而產(chǎn)生電流，但由于低電位的鋰離子會(huì )和水溶液發(fā)生的電化學(xué)反應，結果析出氫，生成氫氧化鋰，使電池自身產(chǎn)生損耗，無(wú)法進(jìn)行可逆充電。

復旦研究人員獨辟蹊徑，用高分子材料和無(wú)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(shí)空穿越”——在它的作用下，質(zhì)子和水分子無(wú)法在低電位下得到電子，就不會(huì )在鋰離子遷移過(guò)程中產(chǎn)生損耗。吳教授打趣說(shuō)：“你可以把它看成一道‘任意門(mén)’，鋰離子的電位經(jīng)過(guò)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(guò)蟲(chóng)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(fā)現稱(chēng)作“電位穿越”。

據介紹，包裹復合膜的新型水鋰電，可以大幅降低電池的成本，提高其能量密度，使充電時(shí)間更短，儲存電量更多，更耐久、更穩定。

據實(shí)驗測算，這一技術(shù)制造的新型鋰電池，能量效率高達95%，它的能量密度——即同樣大小、質(zhì)量的情況下單位儲存電能，比目前普遍采用有機電解質(zhì)的鋰離子電池高出80%。研究人員介紹，預計裝備這一新型水鋰電的電動(dòng)汽車(chē)，滿(mǎn)電狀態(tài)下行駛距離可達400公里，而充電時(shí)間僅10秒鐘左右；如應用于筆記本電腦、手機，待機時(shí)間可增加一倍以上。

據悉，這項研究發(fā)表在最新一期《自然·科學(xué)報道》雜志，已引發(fā)美國能源研究機構、企業(yè)關(guān)注。不過(guò)，吳宇平更希望與國內企業(yè)聯(lián)手合作，推動(dòng)新技術(shù)盡早產(chǎn)業(yè)化。