“提高能源利用效率，開拓新能源和可再生能源，都離不開電化學儲能――新型電池。”課題組負責人、復旦化學系教授吳宇平介紹，由于鋰金屬的化學特性非常活潑，此前科學家將其作為負極材料，通過鋰的氧化還原反應進行充電放電。目前常用的鋰電池中一般使用非水的有機電解質溶液作為介質，讓電化學反應過程中電子可以穿梭往來。

傳統方法制造的鋰電池生產成本較高，且其中有機電解質溶液存在一定安全隱患。但難題擋在所有人面前――鋰電池依靠鋰離子通過介質溶液，在正負電極間的遷移而產生電流，但由于低電位的鋰離子會和水溶液發生的電化學反應，結果析出氫，生成氫氧化鋰，使電池自身產生損耗，無法進行可逆充電。

復旦研究人員獨辟蹊徑，用高分子材料和無機材料制成復合膜，包裹在金屬鋰外。這層復合膜幫助鋰離子的電位在正負極之間“時空穿越”――在它的作用下，質子和水分子無法在低電位下得到電子，就不會在鋰離子遷移過程中產生損耗。吳教授打趣說：“你可以把它看成一道‘任意門’，鋰離子的電位經過膜，一下就到了負極，然后又直接從負極回到正極，就好像科幻片中，人跨過蟲洞可以直接在地球和外太空之間往返。”正因此，課題小組把這一新發現稱作“電位穿越”。

據介紹，包裹復合膜的新型水鋰電，可以大幅降低電池的成本，提高其能量密度，使充電時間更短，儲存電量更多，更耐久、更穩定。這一技術制造的新型鋰電池，能量效率高達95%，它的能量密度――即同樣大小、質量的情況下單位儲存電能，比目前普遍采用有機電解質的鋰離子電池高出80%。研究人員介紹，預計裝備這一新型水鋰電的電動汽車，滿電狀態下行駛距離可達400公里，而充電時間僅10秒鐘左右;如應用于筆記本電腦、手機，待機時間可增加一倍以上。

據悉，這項研究發表在最新一期《自然?科學報道》雜志，已引發美國能源研究機構、企業關注。不過，吳宇平更希望與國內企業聯手合作，推動新技術盡早產業化。復旦大學研究團隊成功研發“電位穿越”技術，大幅提升鋰電池性能，為解能源緊缺問題另辟蹊徑。