再也不怕起火爆炸！水電池有望5年內取代鋰離子電池，比特斯拉電池還優秀【附動力鋰電池技術路線發展觀察】

近期，由皇家墨爾本理工大學領導的一個由研究人員和行業合作者組成的全球團隊發明了不會着火或爆炸的可回收“水電池”。

首席研究員馬天一教授表示，他們的電池處於水儲能設備新興領域的前沿，取得的突破顯著提高了該技術的性能和使用壽命。“我們設計和製造的產品被稱爲水性金屬離子電池，或者我們可以稱之爲水電池。”該團隊使用水代替有機電解質，這使得電流能夠在正極和負極端子之間流動，這意味着他們的電池不會起火或爆炸，這與鋰離子電池不同。

據悉，研究團隊目前已經開發出用於鐘錶的硬幣大小的水基電池原型，以及類似於AA或AAA電池的圓柱形電池。電池通過產生從電池的正極（陰極）到負極（陽極）的電子流來儲存能量。當電子向相反方向流動時，它們會消耗能量，電池中的液體是用來在兩端之間來回傳遞電子的。

馬天一教授指出，該電池可以安全拆卸，材料可以重複使用或回收，以應對全球消費者、行業和政府面臨的報廢處理挑戰。值得注意的是，在水電池中，電解液是加了一些鹽的水，而不是硫酸或鋰鹽之類的東西。這也意味着水電池製造過程的簡單性，這有助於降低製造成本，降低對人類健康和環境的風險。

目前，這種電池的使用壽命與市場上的鋰離子電池相當，能量密度約爲每公斤75瓦時，約爲最新款特斯拉汽車電池的30%，未來通過開發新型納米材料作爲電極還有望再次提高能量密度。科學家表示，短期1到3年內有望替代鉛酸電池，5到10年內有望取代鋰離子電池。

回顧動力鋰電池細分技術路線發展：

鋰離子電池安全問題是鋰離子電池技術發展的痛點之一。鋰離子電池安全問題的根源主要是電池的熱失控。主要是由於鋰離子電池內部具有很強的燃爆條件，其內部的易燃性材料如低熔點可燃有機脂類化合物、石墨負極材料都會成爲相應的“燃料”，在充放電以及運行過程中不當的熱管理將成爲鋰電池安全事故的導火索，最終引發燃爆事故。

動力鋰電池細分技術路線發展情況

目前，動力鋰電池技術路線呈現多樣化的特點。根據正極材料的不同，主流動力鋰電池技術路線可分爲三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池;根據封裝方式的不同，動力鋰電池技術路線可分爲軟包、方形和圓柱;根據電解質的不同，動力鋰電池技術路線可分爲液態電池、固態電池。

按電解質的不同，鋰電池可分爲液態鋰電池和固態鋰電池。固態鋰電池和傳統的鋰電池最主要的區別在於固態電池電解質爲固態，相當於鋰離子遷移的場所轉到了固態的電解質中。固態電池的優勢主要有能量密度較高、熱穩定性較好等。

高能量密度及低成本是未來發展趨勢

從技術發展趨勢來看，未來動力鋰電池正極材料技術研發趨勢朝三元電池高鎳去鈷和磷酸錳鐵鋰這兩個方向發展，封裝方式朝軟包方向發展、電解液超固態電池發展是長期趨勢。整體來看，動力鋰電池發展趨勢聚焦高能量密度和低成本這兩點，三元電池高鎳去鈷是爲了降低動力鋰電池生產成本，磷酸錳鐵鋰、固態電池和軟包適配固態電池是爲了提升動力鋰電池能量密度。