复旦教授研发出新型锂电池 或解决汽车能源问题

loveschmi

先附上报道：
中新社上海3月13日电 (记者 邹瑞玥)最新一期《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。这项关于水溶液锂电池体系的最新研究，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。

吴宇平课题组13日向记者展示了这种锂电池体系。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。

据透露，目前普遍采用的是有机电解质动力锂离子电池。在大型的储能系统中，传统锂电池成本高，对生产条件要求高，并且由于有机电解质的物理化学性质，存在较大安全隐患。这也是目前电能汽车这样的新能源产品得不到大规模推广的主要阻碍。

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。据称，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。

据估计，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。

吴宇平说，美国能源研究所已“瞄”上这项研究，希望与他达成合作意向。但他更希望能与国内有前瞻性的企业合作。他表示，“新型水锂电在生活中可具体应用到各方各面，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。”(完)

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我提几点疑问请教大家：
1.假设：汽车百公里油耗8L，汽油的密度为ρ=750kg/m^3，汽油低热值Hu=43960kJ/kg，电动车能量转换率为η=85%
   那么：400公里油耗为V=24L=0.024m^3，消耗汽油m=ρV=18kg，消耗的热量W=mHu=791280kJ，电动车需要充电量为Q=W/η=930918kJ，
             充电功率P=Q/10s=93092kW，高的有些离谱啊，我不了解电动汽车，想问问大家怎么看？
2.大家对未来汽车的动力到底是怎样认为的？是纯电动还是混合动力占领市场？抑或电池技术短期内无法突破仍然是内燃机主导？
   因为我才刚刚开始学内燃机，所以想听听大家的想法。
3.关于”可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“这一点到底有多重要我不理解，可否解释一下？

guoxiaoran0214

这么好的帖子~~同坐等高人指点

蔡怀玉

大前提：我不是专学内燃机的。提一点看法，关于兄台第一点疑问中的算法，电动车的瓶颈在于电池技术，一是行驶里程段充电慢，二是电瓶重，但是电动车污染少可以很简单的无极变速并且传动效率高，一般内燃机车在20%以下，而电动车的能量转换率及传动率都在80%上下，相乘得64%，在兄台疑问中并未看见内燃机能量总利用率（是指从能源本身到车轮的利用率）。另：我很想知道低热值的定义，百度不是很懂。

蔡怀玉

关于电动车，目前我认为:随着电池技术以及充电技术的突破，有可能会取代内燃机车，二者很多方面很相似，关键在于传动方式的不同而导致布置方式的改变。关于第三点我感觉可能是电压高同样情况下电池重量就会变小啊（只是感觉木有太大根据）。

loveschmi

蔡怀玉 发表于 26-3-2013 17:16
大前提：我不是专学内燃机的。提一点看法，关于兄台第一点疑问中的算法，电动车的瓶颈在于电池技术，一是行 ...

第一点，当时我的确发现少算了内燃机效率（手动囧。。。），但实在是没找到怎么修改发表的帖子，就没改了。不过按照30%的效率算，那么充电功率乘上个30%就27928kW，  还是太大了啊；
第二点，燃料燃烧时会产生水，如果水以气态形式存在，那么释放出的能量便是低（位）热值；如果水以液态形式存在，液化放热，所以释放的能量更多，就是高（位）热值。当然更广义的就是指所有燃烧产物的气态、液态存在形式了。
第三点，电动车使用过程的污染的确小，但目前来看产生电能主要还是靠火力发电，这一点考虑进去的话效率究竟如何就不一定了。（http://energy.people.com.cn/GB/13489687.html）当然电动车的发展绝对是有意义的。

蔡怀玉

1.对于复旦大学的这位老师的研究我相当佩服，希望他所讲的都是真的，该电池一旦产量化，诺贝尔奖肯定是早晚的事，这样我们也可以在汽车行业走在别人的前头了，当然这里面肯定还需要充电技术的配合，至于他所讲的10s不知道指的是一块电板还是一辆电动车，当然我很希望是后者，因为像tesla roadster电动车就用了6831块锂电池，这中间电池是怎样充电的也只是个人臆测，没有证据，希望有人可以介绍下。
2.关于电动车的未来。的确电也是来自其他能源，而且在转换的同时存在损耗，但石油燃料在气缸中转换能量肯定比不上发电站，而且我们还可以比较好的控制处理所产生的废气等，汽车直接排放在空气中肯定是污染更大；另外电可以来自很多能源，不必一定依赖石油，至于我们国家的发电是怎样的，我不是非常清楚，但是这个可以改善，关键是电动车让汽车摆脱了依靠石油的命运。
3.对于低热值的解释表示感谢。

yangyong1985

都是专业行家，多多交流

fengkuang

现在电动汽车大约1度电行驶8-10KM，400公里就算40度电，10秒就充40度电，算工业电380V，600多A电流？手臂粗的电缆？