復旦吳宇平教授用高分子材料等制成復合膜研發新型水鋰電
2013-03-19 來源:中國聚合物網
吳宇平教授則換了另外一種思路,用高分子材料和無機材料制成復合膜,包裹在金屬鋰外。而這層復合膜成為了鋰離子的電位在正負極之間“時空穿越”的“隨意門”和“時光機”——在這個膜的作用下,質子和水分子無法在低電位下得到電子,就不會在鋰離子遷移過程中發生析氫或者水的分解。吳宇平教授打趣地說道:“你可以把他形象地想象成鋰離子的電位經過膜,一下就到了負極,然后又直接從負極回到正極,就好像科幻片中,人跨過時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現稱作“電位穿越”。據介紹,復旦的包裹復合膜的新型水鋰電,可以大幅降低電池的成本,提高其能量密度,從而使電池充電時間更短,儲存電量更多,耐用時間更久。該體系計算的實際能量密度大于220 Wh/Kg(瓦時/公斤),能量效率高達95%,預計裝備這一新型水鋰電的電動汽車的行駛距離有望達到400公里,而現在市面上售賣的電動車出行距離為150-180公里(如榮威E50在60公里等速時續航里程為180公里)。
此外,相對于之前非水的有機溶劑與鋰鹽溶液——這些有機溶劑在過度充電、短路等不良使用情況下很容易導致鋰離子電池發生起火甚至爆炸——新型的水鋰電采用水溶液作為電解質,阻燃性增強,使電池在使用過程中不容易發燙發熱,安全性能和成本較現有的鋰離子電池都具有明顯的優勢。據介紹,時刻存在的安全隱患,無法給消費者100%的信心,已經成為現有電動產品大規模推廣的主要阻礙之一。
隨著經濟的發展,環境污染的日益加劇,不可再生的能源資源不斷消耗,人類社會迫切需要提高能源的利用效率,開拓新能源和可再生能源,保證人類的可持續發展,而這些均離不開電化學儲能——新型電池。因此,像水鋰電這樣的電化學儲能有望為21世紀具有持續、爆炸式發展潛力的新興產業。“新型水鋰電在生活中可具體應用到各方各面”,吳宇平教授說,“希望水鋰電的突破能夠最終使消費者對安全放心、對成本接受,解決目前全球躊躇不前的電動汽車產業的主要障礙,為新能源發展、為中國和人類社會的支柱產業注入新動力。”
吳宇平教授簡介:
吳宇平, 男,生于1969年,復旦大學化學系教授,博士生導師。1987-1991年在湘潭大學化學系學習,并分別于1990年、1991年完成了有機化學和高分子化學兩個專業學士畢業論文的設計。1994年畢業于中國原子能科學研究院,獲工學碩士學位。1997年畢業于中國科學院化學研究所,獲理學博士學位。1997-1999年在清華大學從事博士后研究工作。1999-2001在日本科學技術振興事業團(JST)的資助下到日本早稻田大學應用化學系工作,并擔任客員研究員。2001-2003年在德國洪堡基金委的資助下到開姆尼茲工業大學(原卡爾×馬克思大學)作訪問學者。2003年8月作為優秀人才引進到復旦大學化學系,聘為教授。
目前的主要研究領域:嵌入(插入,intercalation)電極反應動力學;固體電解質;固態鋰離子電池;納米材料在儲能材料中的應用;微型電池及其材料制備。
目前已在國際、國內核心刊物上已經發表了論文60余篇,其中SCI刊物30多篇,EI收錄15篇。并在國際、國內會議上發表論文19次,其中2次為大會邀請報告。申請中國發明專利4項,其中3項已經獲得了授權。
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(責任編輯:徐)
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