水溶液锂电池工作原理,水溶液锂电池的优点

水溶液锂电池工作原理，水溶液锂电池的优点。现在技术革新，科技进步，电池的发展给人类福音，为人们带来了很多的帮助。水溶液锂电池与当下的锂电池提供同等电力、能效，且使用寿命旗鼓相当，但不会带来火灾危险、不含毒化学品，对环境无危害。今天小编为大家介绍的是水溶液锂电池的工作原理及其优点。

水溶液锂电池工作原理

在水性电解液，它们的氧化还原电位的差异是非常大的，它们的组合将建立一个可再充电的电池系统的概略结构的组装的水可再充电锂的电池(ARLB)使用的被覆的锂金属作为阳极和锰酸锂作为阴极，其CV曲线的扫描速度为0.1mV/s,有两对氧化还原峰，分别位于4.14/3.80和4.28/3.93V。氧化还原反应如下所示：在充电过程中，只有一个在阳极反应。Li+离子从水性电解液运输通过被覆层，减少在锂金属表面和沉积Li金属。在阴极上进行两种反应：Li+的阳离子去地嵌入从四面体8a的和八面体16c的站点，随后，造成两对氧化还原峰，和有机电解质的行为类似。在放电过程中，反向的过程发生。

因此，在我们的ARLB的CV曲线有两对氧化还原峰。这表明，我们上面的电池化学涂层的锂金属，0.5mol.L-1Li₂SO₄/LiMn₂O₄可以在水性电解液的可充电电池平均输出电压高于3.8V，远高于水的理论分解电压，即1.229V。

　　水溶液锂电池的优点

水溶液锂电池由于安全性能高，不会起火，离子导电率高，且成本也低，已经成为下一代大型储能电池发展的优选方向。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，这种迁移在溶液中进行，常常会使电池自身发生损耗。

吴宇平教授开创了新的思路：用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。而这层复合膜成为锂离子的电位在正负极之间“时空穿越”的“随意门”。吴宇平说：“你可以把它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”。

这种新型水溶液锂电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电池体系的最新研究，可将锂电池性能提高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电池体系。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。

吴宇平课题组的这项成果对发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能。据称，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易发烫发热，安全性能高;用高分子材料和无机材料制成复合膜，能将电池的能量损耗降到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电池小得多。

美国能源研究所已“瞄”上这项研究，希望与该课题组达成合作意向。但他更希望能与国内有前瞻性的企业合作。该团队表示，“新型水锂电在生活中可具体应用到各方各面，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。”

水电解质在此ARLB系统，具有高的热容量，并能吸收大量的热量。在相同的充电和放电过程中，该系统的温度要低得多，比常规的锂离子电池。此外，水或含水电解质与Li金属阳极和LiMn2O4正极两者直接接触，并且冷却效果将是非常有效的。冷却系统，这是通常所需的大容量电池模块，无需为在电动汽车中的应用。

水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，水溶液锂电池与传统的锂离子电池相比，大大提高安全性和可靠性。