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　　復(fù)旦大學(xué)新能源研究所教授夏永姚課題組經(jīng)過艱苦努力，終于在有關(guān)水系鋰離子電池的研究領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，找到了導(dǎo)致水系鋰離子電池循環(huán)性差的核心問題。這一研究成果發(fā)表在最新一期Nature Chemistry上。
　　水系鋰離子電池具有價格低廉，無環(huán)境污染，安全性能高，高功率等優(yōu)點，這種電池將來可望用于風(fēng)力、太陽能發(fā)電等能量儲存、智能電網(wǎng)峰谷調(diào)荷和短距離電動公交車等。但受其循環(huán)性差的影響，目前還無法投入實際應(yīng)用。
　　1994年，Dahn研究組在美國Science雜志首次報道了一種用水溶液電解質(zhì)的鋰離子電池，負(fù)極采用VO2，正極采用 LiMn2O4，電解質(zhì)溶液為微堿性的Li2SO4溶液，其平均工作電壓1.5V，實際應(yīng)用中這種電池的能量密度接近40Wh/kg，大于鉛酸電池（30Wh/kg），與Ni-Cd電池相當(dāng)，但循環(huán)性能很差，使該種電池壽命較短。
　　為了提高循環(huán)性能，提高電池充電次數(shù)，過去的許多研究集中在研究合適的電極材料上，以提高循環(huán)性能。但這些嘗試無法有效解決關(guān)鍵問題，一般100次循環(huán)后（也就是充電100次后），容量維持率就會低于50%。
　　夏永姚課題組自2004年一直從事鋰離子嵌入化合物在水溶液電解質(zhì)中的研究，他發(fā)現(xiàn)鋰離子嵌入化合物在水溶液電解質(zhì)中的電極反應(yīng)，遠(yuǎn)比在有機電解液中復(fù)雜。除了考慮電極材料本身在鋰離子嵌入過程中的穩(wěn)定性外，必須考慮水分解析氫、析氧的反應(yīng)，水溶液中質(zhì)子的競爭嵌入，電極材料在水溶液中的溶解問題等。
　　經(jīng)過一系列的實驗和分析，他們從理論和實驗上證實，在水和氧氣存在下，作為電池負(fù)極的電極材料會被氧氣氧化是造成水系鋰離子電池容量衰減的主要原因，進(jìn)而通過消除氧（電池密封）和選擇合適的電極材料〔NISCON-type LiTi2（PO4）3負(fù)極和碳包覆Olive-type LiFePO4正極〕，就能大大提高電池的循環(huán)性能，將電池10分鐘倍率從充放電100次容積維持率低于50%提高到了可充放電1000次循環(huán)，容量維持率在90%以上。
　　有關(guān)專家認(rèn)為，該研究解決了此種無污染電池的核心問題，對如何提高水溶液鋰離子電池的循環(huán)性能提供重要的理論指導(dǎo)。雖然這種電池離真正實際應(yīng)用還有距離，但這項新成果為此種電池的實際應(yīng)用提供了明朗的研究方向。