中国水系电池单位体积内的包含的能量超固态-晁栋梁 国科院研·科技成果转化

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  你是否曾听闻过水系电池这一创新技术？它以其独特的构造和运作原理，在能源领域引起了广泛关注。水系电池不仅环保，而且高效，为未来的能源利用提供了全新的可能性。复旦化学与材料学院研究员晁栋梁，率队在水系电池单位体积内的包含的能量上取得显著进展。他们成功开发出锌基、锰基、锡基、硫基新型水系电池体系，为水系电池技术的逐步发展奠定了基础。

  水系电池，你或许对锂电池、铅酸电池、固态电池耳熟能详，但这一新型电池技术你又了解多少？其单位体积内的包含的能量的突破引发关注，多家官方媒体争相报道，究竟有何魅力？水系电池，以其安全性赢得广泛关注。上官新闻以《听说未来的电池不会爆炸？》为题，凸显其优势。若水系电池应用于新能源汽车，那些触目惊心的起火爆炸事件或将成历史。

  水系电池以其独特的性质，在众多电池中脱颖而出，成为安全性能卓越的佼佼者。其独特的水系电解质设计，使得水系电池在安全性方面表现出色，备受行业认可。水系液流电池，简称水系电池，以其卓越的安全性在储能领域脱颖而出。它采用的介质即为寻常之水，即便在意外情况下，也可通过泼水轻松扑灭可能会产生的火源。

  水蓄电池以水为电解质核心，通过水的化学特性在电池里面进行化学反应。这种反应机制实现了能量的储存与释放，确保水蓄电池在工作时高效稳定地运行。水系电池涵盖了多个分类，最重要的包含水氧化物电池与水解电池等类型。每种类型都依据其独特的化学反应机制实现能量转换，体现了水系电池在能源领域的多样化应用。

  水氧化电池以其独特机制实现能量的高效储存与释放。它借助水分子的氧化还原反应，生成氢气和氧气，从而完成能量的转换。例如，水氧化铁电池便是这一原理的杰出应用。水分解电池的工作原理简单明了。电解水会产生氧气和氢气，这一过程正是水解电池实现能量储存与释放的关键。通过巧妙利用这一化学反应，水解电池得以高效运作。

  在野外救援设备的能源配置中，水系电池占据了主导地位。这些设备普遍选用了水系电池作为能量源，不仅满足了设备长时间运行的需求，同时也确保了其稳定性和可靠性。水电池因其小巧的体积与出色的耐用性，非常适合于救援等特殊场景。其长期稳定的性能保证了在紧急状况下，能持续供电，为救援工作提供稳定的电力支持。

  然而，现阶段水系电池在安全储能领域表现尤为出色。鉴于其相比来说较低的单位体积内的包含的能量，应用于大型储能场景时，往往需要占据较大空间，以多个大型设备形式存在。水电池以其卓越的安全性能和低廉的成本受到青睐。在众多需要安全储能的场合中，水系电池因其高安全性和经济性成为首选，显示出广阔的应用前景。

  水系电池的单位体积内的包含的能量相比来说较低，与我们日常接触的锂电池相比显得逊色。锂电池的单位体积内的包含的能量普遍位于100Wh/kg至250Wh/kg的区间内，相比之下，水系电池在能量储存方面有待提升。在单位体积内的包含的能量领域，固态电池展现了显著优势。实验中的样品密度已突破500 Wh/kg，依目前的研究进展与方向，每公斤数千瓦时的目标并非遥不可及，完全可期。

  在电池市场早期的竞争中，单位体积内的包含的能量成为了决定胜负的关键。企业们纷纷投入研发，力求提升电池的单位体积内的包含的能量，以此来在市场中脱颖而出，获得更大的市场占有率。电池的单位体积内的包含的能量是其性能的关键指标，高能量密度意味着在一样体积或质量下，电池能存储更多能量。因此，高能量密度的电池能提供更出色的续航能力，使用户得到满足长时间使用的需求。

  在电动汽车领域，由于空间限制，电池储存空间显得很珍贵。在既定的电池体积内，单位体积内的包含的能量的高低直接决定了其性能优劣。因此，高单位体积内的包含的能量电池无疑更具竞争力。水系电池之所以逐渐丧失市场占有率，原因主要在于多方面因素的交织影响。锂电池以其独特的优势逐渐崭露头角，从而逐渐取代了水系电池的地位。

  谈及安全性，锂电池并非理想之选。尽管其性能卓越，但潜在的安全风险隐患不容忽视。为了确认和保证我们的安全与稳定，我们应当寻求更为可靠、安全的替代方案。固态电池以其卓越的安全性脱颖而出，同时其单位体积内的包含的能量远超传统液态电池，表现尤为亮眼。正因如此，固态电池已成为科研领域的重要研究方向，备受瞩目。

  水系电池在电池市场的竞争中处于劣势，主要因其单位体积内的包含的能量过低，难以与别的类型的电池相抗衡。低单位体积内的包含的能量使得水系电池在赛道上几乎没办法立足，甚至难以获得参与竞争的资格。自2020年起，科研团队纷纷致力于研发更安全、不易燃爆的电动汽车电池。有的团队专注于固态电池的研究，而另一些则选择投身水系电池领域的竞争，一同推动电池技术的进步。

  水系电池虽名声不显，实则技术门槛颇高，研究挑战重重。因其复杂性与高风险，多数科研团队对其望而却步，不愿涉足此领域。然而，其潜在的应用前景仍值得期待。水系电池在安全性、成本及环保性上均超越其他电池，独具优势。仅需攻克单位体积内的包含的能量低的问题，水系电池一旦实现量产应用，将引领国产电动汽车迈入崭新纪元。

  电动车常配备的铅酸电池，从宽泛意义上来讲，属于水系电池范畴。这种电池以其独特的性能，在电动车领域发挥着不可或缺的作用，确保了电动车的稳定运行和持久续航。现今电动车多采用铅酸电池与锂电池两种。二者性格迥异，铅酸电池易“发热”，而锂电池则更为“火爆”。了解两者特性，有助于我们更安全、高效地使用电动车。

  当遭遇违规操作时，铅酸电池通常只会起火，而锂电池则可能瞬间爆炸，且爆炸威力惊人。这凸显了锂电池在安全性上的短板，需引起格外的重视。科学家目前所研究的水系电池，特指狭义上的水系电池，相较于铅酸电池而言，它在安全性方面有着更为突出的优势，这为电池技术的安全进步带来了新的曙光。

  铅酸电池的单位体积内的包含的能量大致维持在40Wh/kg，其重量在车内显得很沉重，且体积非常庞大。然而，令人失望的是，其实际续航能力表现相当不佳，远不能够满足实际需求。同样是那款车型，内外设计相差无几，但续航能力较短的为何价格更为亲民？这背后的原因何在？难道仅仅是续航能力的差异导致了价格的悬殊吗？这其中的奥秘可以让我们深入探究。

  电两轮车的续航能力之所以短暂，主要在于其普遍采用单位体积内的包含的能量相比来说较低的铅酸电池。这种电池类型决定了其储能能力有限，进而影响了车辆的行驶里程。依此思路推想，若将来电动汽车均配备水系电池，那么，驾驶新能源电动汽车时，将无需忧虑因过度充放电或行驶碰撞而引发的安全风险隐患，从而提升了出行的安心度。

  近期的新闻显示，复旦大学之外，多家研究团队亦在水系电池领域取得了显著突破。这些进展充分证明了水系电池技术的蓬勃发展与广泛应用前景。期待未来更多突破，推动能源领域持续进步。在中国科学院大连化学物理研究所，李先锋和傅强教授率领的团队，凭借对卤素多电子转移的深入研究，成功研发出一款水系电池，其单位体积内的包含的能量令人瞩目，高达1200Wh/L。

  尽管高单位体积内的包含的能量的水系电池相较于低能量密度的版本价格稍高，但在整体电池市场中，其价格依然具备竞争优势，突显了其在性能与成本之间的良好平衡。当前钛电池因无法量产，其高昂的价格成为制约其大范围的应用的主要障碍。即便其性能卓越，但成本问题让许多人望而却步，这在很大程度上限制了钛电池在汽车行业的普及。

  水系电池在单位体积内的包含的能量上取得了显著突破，成本也保持在合理范围，其量产并应用于车辆已近在咫尺，未来可期。这一技术进步将极大地推动新能源汽车行业的发展。

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