真相扑朔迷离的复旦新型水锂电：10S充电续航400公里？

fenhe

今天有个技术新闻，被大家传得沸沸扬扬，好不热闹——那就是来自复旦大学的消息，消息称，复旦大学已经研发了一种新型的“新型水溶液可充锂电池”，能够达到什么效果呢？据说，电动汽车充电10S，就可以续航400公里以上……

这听起来简直太不可思议了，10S续航400公里，这需要多大的充电电压？

大家的评论中，一部分是滔滔不绝的敬仰之情，顺便对于电动汽车的未来进行一番畅想；而另一部分，显然是对此表现出怀疑，甚至是不屑。

工程师大牛们，你们如何看待这个技术呢？请求技术分析！

在小编搜索了多篇相关报道以后，事件真相开始变得扑朔迷离了~~一些媒体的报道中确实写明了“充电10秒 能跑400公里”，但是，复旦大学的官网虽然提到了400公里，但是却没有写明充电需要的时间，可是又为什么没有写呢？充电时间也是电动汽车面临的一个大的技术问题啊……

首先是搜狐的报道：



复旦研发新型水锂电池：充电10秒 能跑400公里  充电时间只要10秒，续航里程达400公里，让电动汽车和普通汽油在性能上差别不大时代即将到来。最新一期《自然》杂志子刊《科学报道》刊发了复旦大学吴 宇平教授课题组关于水溶液锂电池体系的最新研究成果。记者从复旦大学昨天举行的新闻发布会上获悉，短短几天，已有美国新能源汽车开发的相关机构发出合作请求。复旦学者希望将这一成果尽快在国内运用，推动新能源车产业的加速发展，同时为治理空气污染发挥积极作用。

　目前，相继投放市场的新能源电动车尽管有牌照免费、经费补贴等优惠政策，但是要打开市场，却很艰难。关键的原因之一就是电池还不够给力。很多市民都担心新能源车的续航里程。 “万一车开出去开不回来怎么办？”成为老百姓购买新能源电动车的最大担忧。

　　此次，由吴教授团队开发的新型水锂电池体系采用复合膜包裹金属锂，以水溶液为电解质，可大幅降低电池的成本，提高其能量密度，从而使电池充电时 间更短，储存电量更多，耐用时间更久。记者了解到，现在市面上售卖的电动汽车出行距离为150-180公里，而装备这一新型水锂电的电动汽车，它的行驶距 离有望达到400公里。最值得一提的是，目前市面上电动汽车的充电时间需要8个小时，而装备这一新型水锂电的电动汽车一次充电只需要10秒钟左右。此外， 新型水锂电的制造成本也只有目前市面上电动汽车锂电池的一半价格。这样一来，电动汽车和普通汽车在性能上的差异不再明显。其环保优势将更具市场吸引力。“这种新型水锂电池一旦产业化后，将能彻底解决目前新能源电动车存在的安全隐患、成本高、行驶里程短等三大制约其产业发展的主要难题。”吴教授说。

　　吴教授告诉记者，这一成果一经《自然》杂志子刊《科学报道》上刊发后，短短几天，已经有美国新能源汽车开发的相关机构发出合作请求，但复旦方作为拥有原创知识产权方，更希望寻求与国内企业合作，尽快将这一成果在国内运用，推动新能源车产业的加速发展，同时为治理空气污染减少PM2.5颗粒物的排放发挥积极作用。

　　据介绍，新型水锂电还可以广泛运用于手机、笔记本电脑、大型制造设备等领域。和传统锂电池相比，它的另一个显著的优势是不容易发烫发热，大大降低了安全隐患。



下面是来自复旦大学的新闻报道：




复旦大学学者研发新型水锂电在人们的日常生活中，锂电池已经是司空见惯却也必不可少的物品。从手机、电脑到大型机械设备、新能源汽车，可以说现代社会生活的许许多多新奇“装备”是由锂电池驱动的。对于普通老百姓的来说，对于锂电池的要求无非是更安全——电池在任何情况下都不要突然爆炸；更耐用——电池使用时能支撑的时间久一 些、距离远一些，电池的寿命更长一点，不用记挂着需要时常更换；更方便——在通过风能、太阳能、潮汐能发出来的电可以高效率的储存起来，给天黑时、没风、 没电的时候用。这也是全世界电池研究者追寻的目标。



近日，最新一期《自然》（Nature）杂志子刊《科学报道》（Sci. Report）刊发了复旦大学吴宇平教授领导的课题组关于水溶液锂电池体系的最新研究成果。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 了水溶液的理论分解电压1.23V。吴教授课题组发明的新型水溶液可充锂电池（简称为“水锂电”）的能量密度（即同样大小、质量的情况下，每单位储存电能 的多少）比目前普遍采用的有机电解质的动力锂离子电池要高出了80%。

据吴宇平教授介绍，水锂电是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它是用普通的水溶液来替换传统锂电池中的有机电解质溶液。传统的锂离子电池尽管具有诸多优点，并且在民众生活中应用广泛，但是在大型的储能系统中，用传统方法制造的锂电池成本高，对生产条件要求高，并且由于有机电解质的物理化学性质，存在 较大的安全隐患，我们迫切需要发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系。由于水溶液的安全性能高，不会起火，离子导电率高，且成本也低，水锂电已经成为下一代大型储能电池发展的优选方向。



据悉，复旦大学自2005年起就一直在开展水锂电这一国际前沿领域的探索，相关研究成果曾发表在《德国应用化学》、《能源与环境科学》等国际权威的专业刊物上。在我国科技部重大基础研究计划和自然科学基金委的资助下，至2007年复旦大学在新型水锂电方面的研发领域取得了重大进展，研究成果和科研水平开始居于世界先进地位。



在此次发表的最新成果中，复旦大学化学系吴宇平教授所带领的课题组成员研究设计了全新的思路，并首次提出了锂离子在该复合膜发生“电位穿越”的理论。

锂电池的主要工作原理，是依靠锂离子在正负电极之间的迁移而产生电流的。这种迁移是在溶液中进行的。但是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），从而使电池自身发生损耗，不能发生可逆充电，因此水锂电研究要解决的核心问题就是如何防止锂离子和水在低电位发生反应。而采 用原有的“极化”（即不断尝试使用新型的材料制作电极）解决方案，只能使水锂电所产生的的电压最多达到2.0V，而且充放电效率低。

吴宇平教授则换了另外一种思路，用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。而这层复合膜成为了锂离子的电位在正负极之间“时空穿越”的 “随意门”和“时光机”——在这个膜的作用下，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发生析氢或者水的分解。吴宇平教授打趣地说 道：“你可以把他形象地想象成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。”因此，吴教授也把这一新发现称作“电位穿越”。据介绍，复旦的包裹复合膜的新型水锂电，可以大幅降低电池的成本，提高其能量密度，从而使电池充电 时间更短，储存电量更多，耐用时间更久。该体系计算的实际能量密度大于220 Wh/Kg(瓦时/公斤)，能量效率高达95%，预计装备这一新型水锂电的电动汽车的行驶距离有望达到400公里，而现在市面上售卖的电动车出行距离为 150-180公里（如荣威E50在60公里等速时续航里程为180公里）。

此外，相对于之前非水的有机溶剂与锂盐溶液——这些有机溶剂在过度充电、短路等不良使用情况下很容易导致锂离子电池发生起火甚至爆炸——新型的水锂 电采用水溶液作为电解质，阻燃性增强，使电池在使用过程中不容易发烫发热，安全性能和成本较现有的锂离子电池都具有明显的优势。据介绍，时刻存在的安全隐 患，无法给消费者100%的信心，已经成为现有电动产品大规模推广的主要阻碍之一。

随着经济的发展，环境污染的日益加剧，不可再生的能源资源不断消耗，人类社会迫切需要提高能源的利用效率，开拓新能源和可再生能源，保证人类的可持 续发展，而这些均离不开电化学储能——新型电池。因此，像水锂电这样的电化学储能有望为21世纪具有持续、爆炸式发展潜力的新兴产业。“新型水锂电在生活 中可具体应用到各方各面”，吴宇平教授说，“希望水锂电的突破能够最终使消费者对安全放心、对成本接受，解决目前全球踌躇不前的电动汽车产业的主要障碍， 为新能源发展、为中国和人类社会的支柱产业注入新动力。”

新闻背景：电池发展史简介

从1859年勒克郎谢发明铅酸蓄电池，之后镍-镉电池、钠硫电池、液流电池以及较新的锂离子电池、水溶液可充锂电池（简称水锂电）直到复合超级电容器，一百多年来这个领域的发展一直备受瞩目。当今锂电池的研发和使用是主流，也是科学研究和社会关注的热点。

锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金 属态的锂，并且是可以充电的。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，最早应用于心脏起搏器中。其较以前的蓄电池体系而言，具有诸多优点，如放电电压 高、能量密度大、自放电低、无记忆效应、环境友好、循环寿命长。之后人们运用各种材料开发出性能各异效能更优的锂电池，并广泛应用于各类数码产品、电动工 具，直至航天、军事等领域。但锂离子电池在大型的储能系统中，由于成本高，且对生产条件要求高，因此迫切需要发展新型的低成本、易大规模生产的蓄电池体 系。由于水溶液的安全性能高，不会起火，离子导电率高，且成本也低，因此成为大型储能的首选。

http://www.fudan.edu.cn/fudannews/2013/0314/32823.html

koer006

充电时间才是重点～

huangfeng1014

这是要发啊

fw98021009

唯恐天下不乱，乱放卫星啊！