最新一期《自然》（Nature）杂志子刊《科学报道》刊发了复旦大学吴宇平教授领导的课题组关于水溶液锂电池体系的最新研究成果。该课题组采用复合膜将金属锂进行包覆，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如尖晶石锰酸锂组装，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。新型“水锂电”的能量密度比目前普遍采用的有机电解质的动力锂离子电池高出80%。 

　　据悉，水锂电是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它是用普通的水溶液来替换传统锂电池中的有机电解质溶液。在大型储能系统中，用传统方法制造的锂电池成本高，对生产条件要求高，还存在较大的安全隐患。而水溶液安全性能高，不会起火，离子导电率高，且成本也低，水锂电已经成为下一代大型储能电池发展的优选方向。 

　　复旦大学自2005年起就一直在开展水锂电这一国际前沿领域的探索。在我国科技部重大基础研究计划和自然科学基金委的资助下，至2007年复旦大学在新型水锂电方面的研发领域取得了重大进展，研究成果和科研水平开始居于世界先进地位。吴宇平教授课题组首次提出了锂离子在该复合膜发生“电位穿越”的理论。 

　　据吴宇平教授介绍，水锂电研究要解决的核心问题就是如何防止锂离子和水在低电位发生反应。采用原有的“极化”（即不断尝试使用新型的材料制作电极）解决方案，水锂电所产生的电压最多达到2.0V且充放电效率低。他们更换思路，用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。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。新型水锂电可以大幅降低电池成本，提高其能量密度，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220Wh/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，而目前在售电动车出行距离仅为150－180公里。此外，新型水锂电在使用中不易发烫发热，更具安全性能和成本优势。 

　　“新型水锂电在生活中可具体应用到各个方面”，吴宇平教授说，“希望水锂电的突破能够最终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。” 

　　■傅丹刘畅