近期，刊发于英国《NATURE》（自然）杂志子刊《Sci.Report》（科学报道）3月期的“水溶液锂电池体系”一文，引起了全球的关注，此研究成果为发展新型低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能。本文将着力对此进行一次系统性探究，以期对相关理论研究及行业发展起到一定参考、借鉴与指导作用。

一、水锂电池的定义
       水锂电池全称为水溶液可充锂电池，其定义为：采用水溶液作为电解质，电极材料中至少有一种是含锂的嵌入化合物，且两极均是以法拉第方式进行电化学反应的二次电池体系。

二、水锂电池的提出
       1994年，J.R.Dahn等在Science（科学）杂志上首次对水锂电池进行了报道，其组成为锰酸锂、硫酸锂和二氧化钒，平均工作电压为1.5V，理论比能量为75Wh/Kg，如果按照锂离子电池的方式进行组装，该电池的实际比能量能接近40Wh/Kg，大于铅酸电池的30Wh/Kg，与镍（Ni）/镉（Cd）电池相当，但循环性比较差。

三、新型水锂电池
       新型储电体系（水溶液锂电池体系）能够有效解决上述循环性差和有机体系锂电池中存在的高成本及安全性问题。同时，由于在水溶液电解质中离子迁移率高，使其在大倍率充放电环境中具有良好的应用前景。
       1、实验制作：采用复合膜将金属锂进行包覆，而后将其置于pH值呈中性的水溶液中，与锂离子电池中传统的正极材料如尖晶石锰酸锂组装，制成了平均充电电压为4.2V、放电电压为4.0V。

2、工作原理：用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。而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”——在这个膜的作用下，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。

3、开发优势：
       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。由于水溶液的安全性能高，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。
       （1）背景介绍：传统的锂离子电池尽管具有诸多优点，并且在民众生活中应用广泛，但是在大型的储能系统中，用传统方法制造的锂电池成本高，对生产条件要求高，并且由于有机电解质的物理化学性质，存在较大的安全隐患，我们迫切需要发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系。而复旦大学吴宇平教授领导课题组研究的水溶液锂电池体系通过提升电池的能量密度能有效解决此类问题。
       （2）具体表现：通过水溶液锂电池体系所介绍的技术制造成的新型水锂电池，能量效率高达95%，它的能量密度（即同样大小、质量的情况下单位储存电能）大于220 Wh/Kg（瓦时/公斤），比目前普遍采用有机电解质的锂离子电池高出80%，而且其循环性能也没有恶化，使用水系电解液使得安全性得到一定的保障。据该课题组研究人员介绍，预计装备这一新型水锂电池的电动汽车，满电状态下行驶距离可达400公里，而充电时间仅10需秒。而现在市面上售卖的电动汽车出行距离仅为150-180公里，充电需5-9小时。

4、发展瓶颈：
       水锂电池研发目前在原理上实现了新的突破，并在实验室得到了验证，然而科学发明从实验室到产业化的过程并非一蹴而就，有很多问题仍需要解决。
       （1）在技术方面，锂做负极时在充放电循环产生枝晶引发安全问题还未解决，而且金属锂在水溶液中也易发生化学反应。同时此产品的充放电电流密度过小。
       （2）在生产方面，比如这种实验室级别产品能否经受起放大产品的考验，尤其是在放大产品后的整体性能是否能满足循环、安全性现在都还不可确定，此外，这种新型水锂电池的生产设备包括配套产业都不完善。

5、应用预想：
       当新型水溶液可充锂电池能够真正进行大规模批量生产并应用于人类生活中，那它将在新能源汽车上发挥极大的作用，不仅使得推动电动汽车的技术发展与推广普及，同时对环境保护以及配套产业都起到推动作用。另外如果将它也应用在笔记本电脑和手机上，其待机时间可增加一倍以上，大大延长了机器的使用时长，从而进一步丰富与满足人们的使用需求。此外，在其它诸如照明、航天等多个领域都能够发挥极大的效应。

6、推进建议：
       虽然水锂电池距离产业化、商业化发展尚需一些时日，不过我们应当看到其符合国家宏观发展计划、拥有广阔的前景，对此我们需要加以支持与鼓励。
       首先，政府部门应当为此做好准备，缩短项目申请批示等相关形式化工作所需时限，同时敦促有关部门做好本职工作。
       其次，由于在某些方面尚存问题，如锂做负极时在充放电循环产生枝晶引发安全问题，因此，相关产业技术部或是科研部，需加大研发力度，攻克技术难关，尽快推进这一新能源产业化的发展。而类似的比如元件兼容、成品应用效果及安全环保情况，相关产业需要抓紧试验，同时做好前期准备、市场调研、生产跟进以及维修服务等相关工作。
       此外，我们媒体应当为其做好推广与宣传，让普通大众对其有一定的了解，以减少对新能源产品的接受时限，从而更快更好的配合国家政府、高新企业推进新能源汽车等发展计划。

综上所述，新型水溶液可充锂电池具有极大的市场空间与广阔的发展前景，对推动国家新能源汽车发展起到极大作用，值得我们深层探究、理论改进、实践应用与宣传推广。