水溶液锂电池体系..docxVIP

水溶液锂电池体系，是由复旦大学教授吴宇平课题组的一项重磅研究成果。研究成果刊发于《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)。这项关于水溶液锂电池体系的必威体育精装版研究，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。目录基本介绍特点介绍工作原理发展前景安全性编辑本段基本介绍2013年3月必威体育精装版一期《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)刊发了复旦大学教授吴宇平课题组的一项重磅研究成果——水溶液锂电池体系。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?研究成果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。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可达400公里，而在售电动车出行距离仅为150-180公里。[1]编辑本段特点介绍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。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。?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。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。必威体育精装版一期《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必威体育精装版研究成果。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。编辑本段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0.1 mV的s-1的示于图3。有两对氧化还原峰，分别位于4.14/3.80和4.28/3.93 V。从上面的图中，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，造成两个氧化还原对（图2b），在有机electrolytes7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曲线有两个氧化还原对。这表明，我们上面的电池化学涂层的锂metal/0.5摩尔L-1 Li2SO4/LiMn2O4可以在水性电解液的可充电电池平均输出电压高于3.8 V，远高于水的理论分解电压，即1.229 V。?水锂电池图3：（一）示意图我们设计的可再充电锂水溶液的电池（ARLB）使用的被覆的锂金属作为阳极，锰酸锂作为阴极和0.5摩尔升-1 Li2SO4水溶液作电解质，及（b）简历ARLB的扫描速率为0.1 mV s-1的。的电势变化的Li +离子在我们设计ARLB的是，在图4中所示。锂金属具有最低的氧化还原电位，-3.05 V（相对于标准氢电极，SHE），并迅速与水反应，产生氢气和LiOH。此外，锂金属的电位是远低于析氢，氢将容易地生产。然而，在我们的例子中，的涂层锂金属是很稳定，在水溶液电解质和有没有析氢。主要的原因是，Li +离子可以跨越通过涂层的析氢的电势范围内，并直接到达的锂金属。此交叉的是类似的小区membrane24两侧之间的电势变化。在涂层中Li +离子的电位的急剧减小从正到负。Li +离子的外侧的涂层有更高的电势，是非常稳定的。 Li +离子在涂层内部不与水接触，不能给电子原子李导致生产氢的水。顺便说一下，水和质子无法进入内部的涂层，它们无法到达足够的低电位来生产氢气。至于LiMn2O4正极，它是稳定的，因为它的潜力是在水中下面，对氧的演化和远高于析氢。?水锂电池图4：LiMn2O4在电解液和被覆的锂金属之间的移动过程中Li +离子的电位的示意图。在图5中所示的在3.7和4.25 V之间的ARLB的电化学性能。在恒流充的ARLB曲线在电流密度为100毫安克-1有两个不同的电压在4.04和4.18 V.高原在放电过程中的锰酸锂的质量的基础上，两个电压高原出现在4.07和3.94的V，分别。这是两对夫妇以上的CV曲线中观察到的氧化还原峰，