复旦吴宇平教授用高分子材料等制成复合膜研发新型水锂电
2013-03-19 来源:中国聚合物网
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。”
吴宇平教授简介:
吴宇平, 男,生于1969年,复旦大学化学系教授,博士生导师。1987-1991年在湘潭大学化学系学习,并分别于1990年、1991年完成了有机化学和高分子化学两个专业学士毕业论文的设计。1994年毕业于中国原子能科学研究院,获工学硕士学位。1997年毕业于中国科学院化学研究所,获理学博士学位。1997-1999年在清华大学从事博士后研究工作。1999-2001在日本科学技术振兴事业团(JST)的资助下到日本早稻田大学应用化学系工作,并担任客员研究员。2001-2003年在德国洪堡基金委的资助下到开姆尼兹工业大学(原卡尔×马克思大学)作访问学者。2003年8月作为优秀人才引进到复旦大学化学系,聘为教授。
目前的主要研究领域:嵌入(插入,intercalation)电极反应动力学;固体电解质;固态锂离子电池;纳米材料在储能材料中的应用;微型电池及其材料制备。
目前已在国际、国内核心刊物上已经发表了论文60余篇,其中SCI刊物30多篇,EI收录15篇。并在国际、国内会议上发表论文19次,其中2次为大会邀请报告。申请中国发明专利4项,其中3项已经获得了授权。
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(责任编辑:徐)
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