水溶液鋰電池工作原理，水溶液鋰電池的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在技術(shù)革新，科技進(jìn)步，電池的發(fā)展給人類福音，為人們帶來(lái)了很多的幫助。水溶液鋰電池與當(dāng)下的鋰電池提供同等電力、能效，且使用壽命旗鼓相當(dāng)，但不會(huì)帶來(lái)火災(zāi)危險(xiǎn)、不含毒化學(xué)品，對(duì)環(huán)境無(wú)危害。今天小編為大家介紹的是水溶液鋰電池的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)。

水溶液鋰電池工作原理

在水性電解液，它們的氧化還原電位的差異是非常大的，它們的組合將建立一個(gè)可再充電的電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的組裝的水可再充電鋰的電池(ARLB)使用的被覆的鋰金屬作為陽(yáng)極和錳酸鋰作為陰極，其CV曲線的掃描速度為0.1mV/s,有兩對(duì)氧化還原峰，分別位于4.14/3.80和4.28/3.93V。氧化還原反應(yīng)如下所示：在充電過(guò)程中，只有一個(gè)在陽(yáng)極反應(yīng)。Li+離子從水性電解液運(yùn)輸通過(guò)被覆層，減少在鋰金屬表面和沉積Li金屬。在陰極上進(jìn)行兩種反應(yīng)：Li+的陽(yáng)離子去地嵌入從四面體8a的和八面體16c的站點(diǎn)，隨后，造成兩對(duì)氧化還原峰，和有機(jī)電解質(zhì)的行為類似。在放電過(guò)程中，反向的過(guò)程發(fā)生。

因此，在我們的ARLB的CV曲線有兩對(duì)氧化還原峰。這表明，我們上面的電池化學(xué)涂層的鋰金屬，0.5mol.L-1Li?SO?/LiMn?O?可以在水性電解液的可充電電池平均輸出電壓高于3.8V，遠(yuǎn)高于水的理論分解電壓，即1.229V。

　　水溶液鋰電池的優(yōu)點(diǎn)

水溶液鋰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。鋰電池的主要工作原理是依靠鋰離子在正負(fù)電極之間的遷移而產(chǎn)生電流的，這種遷移在溶液中進(jìn)行，常常會(huì)使電池自身發(fā)生損耗。

吳宇平教授開創(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，然后又直接從負(fù)極回到正極，就好像科幻片中，人跨過(guò)時(shí)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(fā)現(xiàn)稱作“電位穿越”。

這種新型水溶液鋰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)汽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)于水溶液鋰電池體系的最新研究，可將鋰電池性能提高80%。電動(dòng)汽車只需充電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，與鋰離子電池中傳統(tǒng)的正極材料尖晶石錳酸鋰組裝，即可制成平均充電電壓為4.2V、放電電壓為4.0V的新型水鋰電，這一成果大大突破了水溶液的理論分解電壓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)模生產(chǎn)、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)，阻燃性增強(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具體應(yīng)用到各方各面，希望水鋰電的突破能夠最終使消費(fèi)者對(duì)安全放心、對(duì)成本接受，解決目前全球躊躇不前的電動(dòng)汽車產(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)的鋰離子電池。此外，水或含水電解質(zhì)與Li金屬陽(yáng)極和LiMn2O4正極兩者直接接觸，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)汽車中的應(yīng)用。

水溶液鋰電池為電動(dòng)汽車發(fā)展掃除了障礙，水溶液鋰電池與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，大大提高安全性和可靠性。