[自然科学] 水电池有望 5 年内取代锂离子电池，不会燃爆、可回收再利用，将带来哪些便利？

天天财汇购物网址万年历小说 | 三峰软件小游戏视频

TxT小说阅读器
↓小说语音阅读,小说下载↓

一键清除系统垃圾
↓轻轻一点,清除系统垃圾↓

图片批量下载器
↓批量下载图片,美女图库↓

图片自动播放器
↓图片自动播放,产品展示↓

首页淘股吧股票涨跌实时统计涨停板选股股票入门股票书籍股票问答分时图选股跌停板选股 K线图选股成交量选股 [平安银行]

股市论谈均线选股趋势线选股筹码理论波浪理论缠论 MACD指标 KDJ指标 BOLL指标 RSI指标炒股基础知识炒股故事

商业财经科技知识汽车百科工程技术自然科学家居生活设计艺术财经视频游戏--

天天财汇 -> 自然科学 -> 水电池有望 5 年内取代锂离子电池，不会燃爆、可回收再利用，将带来哪些便利？ -> 正文阅读

[自然科学]水电池有望 5 年内取代锂离子电池，不会燃爆、可回收再利用，将带来哪些便利？

[收藏本文] 【下载本文】

据媒体报道，沈阳辽宁大学和澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科学家联合开发了一款 “水性金属离子电池”，简称“水电池”。由于科学家利用水替代了有机电解质，…

“水性金属离子电池”，简称“水电池”
金属离子四个字看不见？你咋不简称为"性电池"呢？

谈论这类问题，应该从相关论文入手：
Liu, J., Wu, C., Gates, I.D., Jia, B., Huang, Z. and Ma, T. (2023), Integrated Electrode-Electrolyte Optimization to Manufacture a Real-Life Applicable Aqueous Supercapacitor with Record-Breaking Lifespan. Energy Environ. Mater., 6: e12520.https://doi.org/10.1002/eem2.12520
论文描述的是“开发出一种电极-电解液集成优化策略，大大延长了氧化钨电极的寿命。在此基础上软包封装出的电池可以稳定地为平板电脑、智能手机等充电，该电池在破坏性试验中未燃烧、未爆炸”。论文里根本没有“畅想”代替其他电池。

10.1002/eem2.12520图中展示了电池在连续的重压、火烧、撞击、刺穿影响下电容下降的幅度。进行破坏性试验时，电池的供电对象是小电扇。
报道这类消息的“科技新闻”往往是夸大的，“有望几年内这样那样”的说法可能是记者从科学家接受采访时的表态里断章取义，也可能是记者自己编的。这是我们都很熟悉的那种情况：

称水性金属离子电池为“水电池”，容易与水激活电池混淆，让人联想到水变油之类伪科学闹剧，不是好现象。在我国一些电池生产商的网站上，你能找到声称“通常说的水电池就是一种铅酸电池”的历史文章，这是在不准确地表达“铅酸电池属于水性金属离子电池”。水系锂离子电池大概会给读者带来更多混乱。
新闻里的“能量密度约为每公斤 75 瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的 30%”意味着当前试验品的能量密度很低。看了原文的读者可能注意到，原文里软包封装出的电池的能量密度还更低：

10.1002/eem2.12520
无论如何，可期待的改进速度不足以在今后十年内让这种电池“取代锂离子电池”。
这能够带来的“便利”大概是 3 年后挖出这个回答来、将这吹大牛的“科技新闻”批判一番，10 年后再挖出这个回答来、再将这吹大牛的“科技新闻”批判一番。
希望知乎撑得到 10 年后，我们一起批判。

沈阳辽宁大学和澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科学家联合开发了一款 “水性金属离子电池”，简称“水电池”。

要理解水性电池，我们首先要知道什么是水电池，

水离子电池进展

水性锂离子电池原理
水性电池可以根据其工作原理和使用的具体技术进行分类，以下是一些水性电池的主要类型：
水电解电池：
氢燃料电池：通过氢气与氧气在电极上的化学反应生成水，其间产生的电能可以被提取出来供负载使用。在这个过程中，氢气在阳极氧化释放电子，氧气在阴极还原吸收电子，两者结合生成水并释放能量。
水激活电池：
水激活电池是指那些可以通过添加纯净水或者其他特定溶液来激活电化学反应的电池。比如一些一次性电池在使用前需要注入水才能启动化学反应产生电能。
水性金属离子电池：
水性钠离子电池：使用水溶液作为电解质，钠离子在正负极之间进行嵌入和脱嵌过程完成充放电。水性铝离子电池：类似地，利用铝离子在水溶液中的迁移来储存和释放电能。
水系液流电池：
液流电池是一种大规模储能系统，其中的活性物质溶解在水溶液中，通过泵送溶液到电池堆进行氧化还原反应，典型如钒液流电池（VRB）。
水溶性有机电解液电池：
虽然不是完全意义上的水性电池，但在某些情况下，电池可能会采用水溶性的有机电解液，这种电池在一定意义上也可以归为水性电池类别。
新闻里说说的“水性金属离子电池”，是一种使用水溶液作为电解质，并且通过金属离子在正负极之间的氧化还原反应来储存和释放能量的电池。这种电池系统通常包括两个主要部分：正极（ cathode）和负极（anode），以及含有特定金属盐溶解在水中的电解液。

水性钠离子电池原理
在充电过程中，金属离子从负极被氧化（失去电子），成为正离子，然后迁移到电解液中；同时，在正极处，相同金属离子被还原（获得电子），沉积在其表面。放电过程则相反，金属离子从正极上剥离下来，通过电解液迁移回负极并在那里还原为金属状态，同时释放出存储的电能。
现在正在研究并且准备商用的“钠离子电池”其实就是水性离子电池的一种
水性钠离子电池（Na-ion battery），在这种电池中，钠（Na）离子充当载流子。充电时，钠离子从负极（如硬碳等可嵌入材料）脱出进入电解液，然后在正极（如过渡金属氧化物或磷酸盐等材料）处被嵌入；放电时，钠离子从正极脱嵌，经过电解液回到负极，这个过程中伴随着电子的流动形成电流。

尽管水性离子电池具有诸多潜力优势，实际应用中仍面临技术和商业化的挑战，例如实现高能量密度、快速充放电能力以及解决长期稳定性等问题。此外，还需要构建相应的产业链和基础设施，确保其在电动车、储能系统等领域的大规模应用。
水性离子电池确实有望在未来能源存储领域扮演重要角色，并可能在特定应用场景中取代锂离子电池，但这需要克服一系列技术和市场的障碍，并通过持续的研发投入和技术进步来实现。说5年内能取代锂离子电池还为时尚早！

传媒学技能又点在了奇怪的地方。

我仔细看了一下这个所谓的水电池，这应该只是所谓的标题党。众所周知电池的原理是氧化还原反应。下面举一些例子，比如最常见的干电池。

干电池的阴极是锌皮，阳极是二氧化锰，电解质是糊状的氯化铵。当电池接通的时候，氧化锰和铝皮之间通过回路转移电子，形成电流。
关于电池起火，近些年来主要是锂电池。众所周知，锂元素的元素序列是3，其具有轻便和能量密度高的特点。但是锂是一种活跃金属，其不能直接放在水中，否则会直接像钠一样直接开始反应。也就是说其的中间介质不能是水，而是一些不与锂反应的有机物。
不论是何种电池，本质上不过是一个氧化还原反应。这里的水电池，不过是把中间的传导介质换为零所谓的水性溶液。但是水是不导电的物质，还必须在其中加入盐。这种水性电池其实早就有了，比如市面上的硫酸铅电池，其的溶液介质就是硫酸和水。硫酸铅电池也是从来不会起火的，因为硫酸和铅通常来说都不会在空气中燃烧。
我认为这所谓的水电池短期来看是不可能代替锂电池的，标题中给出的两个观点不会燃爆、可回收再利用确实是两个优点。但是水电池的能量密度低，这个缺点是致命的。
目前，这种电池的使用寿命与市场上的锂离子电池相当，能量密度约为每公斤75瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的30%
如果使用水电池的话，同样体积的电池，不仅会比锂电池更加重，而且续航会更加低。虽然其很安全，但是目前市面上也不算没有不会燃烧的电池。当然，这些电池也许有一些其他方面的创新，这些方面也是值得肯定的。

锂电池会爆炸有个本质原因：能量密度。
汽油也很危险，但汽油的爆发需要氧气的参与，一份质量的汽油需要3份质量的氧气，可以理解为汽车带着50L汽油和接近150Kg的氧气在跑。
如果把他们喷雾均匀的混合，那就是一个大炸弹——喷雾这个工作是发动机完成的。
锂电池自己就带着这么多能量，会爆炸不奇怪。
所以，只要还是这种结构，还要塞这么多能量进去，啥玩意都会爆炸。

铅酸电池也是水系电池哟，怎么快被锂电池取代了。水电池是什么奇葩的名字，所谓的水电池不过就是以水为电解液的一类电池，这类电池虽然安全性高，但是容量，工作电压比锂电池低，性能差一些，循环寿命也没有很超长的，所以使用范围比较有限。使用范围在高性价比的储能电池，高性能的动力电池应用较有限

人们太需要电池技术的革新了，所以稍微有一点电池新技术革新的苗头就会有人出来说马上就能商用。
从目前来看，这个“五年”的水分太大，相比之下，我更愿意相信全固态电池[1]在五年内能够大范围商用。
水电池的概念和技术其实已经有很多年了，并不是最近才出来的。

近年来，新能源技术急速发展，除了各种小型电子产品，还有包括电动自行车和电动汽车的快速发展，因此对电池的安全需求在急剧增加，主要还是由于使用锂离子电池的各种电子设备不时发生火灾。
引起锂离子电池起火的主要原因是使用了高度易燃的电解液，一旦发生漏液则极容易热失控而出现起火燃烧，避免此类事故就要采用不易燃的电解液。
在这方面的技术发展中，使用水基电解液的金属离子二次电池首当其冲。由于没有爆炸的危险，它被认为是替代锂离子电池最有希望的候选者之一。

相较于有机物电解液电池，在水电池中，电解液是加了一些盐的水，而不是硫酸或锂盐之类的东西。因此，水系电池具有安全性高、环境友好、离子导电率高等优点，因此在未来的大规模电能储存中，水系电池具有更大的应用前景。
水系电池目前在研究的技术方向包括，水系锂电池、水系钠电池、水系锌电池以及水系混合离子电池[2]，都是在水机电解液中加入金属离子进行电能的存储和释放，与现有的锂电池原理的区别就在于电解液的不同。

目前市场上的电池以铅酸电池和锂离子电池为主，其中最通用和常用的可充电电池仍然是锂离子电池，它在各种可充电电池中显示出最高的能量密度、循环稳定性和能量效率。
水系电池作为一种新的电池体系，具有相比于有机系锂离子电池所不具有的优势和潜力。由于不涉及有害金属及强酸，相比于铅酸电池具有良好的环境友好性。此外，相比于镍氢电池，水系电池具有价格优势。
但水系电池短板是能量密度依然很低。所以，水系电池在未来的电池领域占据动力领域难以实现，暂时还无法作为新能源车的动力电池使用。然而，在对电池重量或体积要求不高的储能领域（如电网、基站等），低成本的水系电池仍是可以占据一席之地的。
参考^https://www.zhihu.com/question/636915952/answer/3341391877^http://www.cailiaoniu.com/186399.html

先上结论：不可能，根本不可能。
首先，任何一个电池技术的迭代，至少是以30年起步的。5年取代就是纯粹的标题党。而且，取代的也不会是锂电池的地位，顶多是细分领域。
另外，水电池，在锂离子电池出现之前就有众多的科学家进行研究了。其历史比锂离子电池的使用更加悠久却没有实用化，就是因为水系电解液的电化学窗口窄（电压高了水氧化得氧气，电压低了水还原得氢气），这是一个无解的难题。当然，目前的科学家还是取得了长足的进步了，但是仍然有科学的难题等待解决。之后，需要对技术上的细节进行不断地改进，才能得以使用。
当然，水电池的应用还是可以的，对于某些安全要求高，成本还要低的应用场景，其价值是很大的。但是，仍然也不会取得锂电池的地位。

我个人觉着，新闻行业从业者，必须要考证，而且要一年一考一年一检
考试水平对标高考就行，不用太高
中考水平也凑合，就是小升初也认
好歹能过滤一些混子

对问题中的陈述，先澄清一下。
电池通过产生从电池的正极（阴极）到负极（阳极）的电子流来储存能量。当电子向相反方向流动时，它们会消耗能量，电池中的液体是用来在两端之间来回传递电子的。
这句话陈述上是有错误的。电池内部的导电方式，基本上都是通过离子来导电的。比如现在常见的锂离子电池，其电池的正极（阴极）到负极（阳极）之间是通过锂离子的传递来导电的。同样，现在喊声很大的钠离子电池和镁离子电池，其实也是这个原理。过去的铅酸电池，也差不多是这个原理。

锂离子电池的安全问题，从它的原型锂电池（以金属锂作为负极材料）发展起来的。早年有过诺基亚使用锂电池，但因为安全问题召回了不少。
“危险的能量盒”——这一对锂电池“耸人听闻”的称呼来自于日本东京理工大学教授Masataka Wakihara（英文译音）8月为美国《时代周刊》所写的一篇专题评论。
　他在文中表示，“笔记本和手机所使用的锂离子电池的底层技术是不安全的，需要考虑重新设计。”
　“在（锂电池安全性设计）这方面，电池制造商还处在学习阶段，因为制造技术还不太成熟。问题是，当前锂离子电池在设计上存在根本性缺陷，要避免安全问题，就必须要彻底改变制造方式。”他表示。
　对锂电池提出“安全质疑”的并非这位日本教授一人，早在锂电池开发研制之初，研究人员就遇到了一个棘手的问题——由于锂是一种非常活跃的金属，电池中储存的能量越多，电池就越不稳定、甚至会起火爆炸。据研究，锂电池起火是其化学成分造成的，因为在电池很小的体积中含有可导致大火的所有成分：碳、氧和一种易燃液体——锂盐类有机电解质。

无论是锂离子电池，还是锂电池，都是以锂离子来导电的。锂离子因为比能量高（比能量：单位体积内含有的能量），所以很早的时候就收到研究者们的青睐。即使锂电池前期出现过一定的安全问题，研究者们并未放弃对锂离子电池的研究。
发展至今，锂离子电池已经很安全了。大家使用的手机，基本都是锂离子电池，而且容量比以前都高了好多。现在不论充着电打电话，还是充着电打游戏，都很少很少发生问题。这也得感谢技术的进步，带来的便利。
但问题至今并未完全解决了，储能越高，就相当于一个炸药包。不出问题没事，一旦出问题就是一个小炸弹。所以，在坐飞机的时候，充电宝这样的高储能电池，一般都不让托运的。
铅酸电池，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。因为电解液是硫酸溶液，所以铅酸电池必须密封使用。
铅酸电池在当代看来有很多缺点，比如笨重，放电电压低，储能少，寿命短等。但在当年法国人普兰特于1859年发明的时候，这是一个很不错的东西。但过去一百多年了，即使铅酸电池技术也一直不断的在发展，因为先天不足，最后还是被锂离子电池取代了。再加上生产时可能会产生铅的污染，目前铅酸电池的使用，已经远远不如以前了。
这里，不得不提一下的，无论是锂离子电池，还是铅酸电池，都存在一个东西，叫电解液。
电解液是电池中的电解液是起到导电和离子传递的关键作用的液体，例如，锂离子电池使用锂盐的有机溶液作为电解液，而铅酸电池则使用硫酸水溶液。
对！既然是液体的东西，在使用过程中，就有一定可能性发生漏液。以前的碱性电池漏液现象很严重，到现在的锂离子电池虽然好了很多，但可能性依然存在。由于制造缺陷、物理损坏或暴露在极端温度下，锂离子电池依然可能会发生漏液。
所以，后来开发了全固态电池。如其名所示，全固态电池是构成电池的所有部件均是“固态”的电池。传统二次电池的电解质使用液体，而全固态电池的电解质使用固体。

相比于使用液体电解质的锂离子电池，全固态电池有很多优点：
能耐低温至高温：因为锂离子电池的电解质使用可燃性有机溶剂（溶化不溶于水的物质的液体），所以担心在高温环境下的使用。而全固态电池的电解质不使用可燃性材料，所以在更高温度下也可使用。而且，在低温下液体电解质中有时离子移动会变得迟钝，电池性能会下降，电压也会下降。而低温下固体电解质也不会像液体般地结冻，所以内部的电阻并不怎么上升，电池性能也并不怎么下降。
可以快速充电：耐高温的优点在快速充电时也很有利。越是快速充电，电池的温度越高，耐高温的全固态电池能比现在的锂离子电池更快速地充电。
寿命长：电池的寿命因电解质的性质而异。因为锂离子电池不利用其他二次电池似的电池反应，所以电极老化少，寿命长，但是长期使用时还是可见电解质的老化。在这一点上，因为全固态电池的电解质比液体的老化更少，所以可进一步延长寿命。
形状的自由度高：为了防止液体漏出，液体电解质在结构上有限制，而全固态电池因为没有这种限制，所以易于小型化、薄型化，还可叠合、折弯使用，可以各种形状使用。
可惜的是，目前全固态电池还没有真正的商用。截止到去年年底的新闻，美国全固态电池企业Solid Power向宝马交付首批了全固态电池的样品。

最后，我们来看一下问题中的这款“水性金属离子电池”，主打利用水替代了有机电解质。
看一下原文报道：
由于科学家利用水替代了有机电解质，这意味着电池永远不可能起火，也不会爆炸。并且该电池还可以轻松拆卸，以便材料能够回收再利用。
在水电池中，电解液是加了一些盐的水，而不是硫酸或锂盐之类的东西。
目前，这种电池的使用寿命与市场上的锂离子电池相当，能量密度约为每公斤75瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的30%，未来通过开发新型纳米材料作为电极还有望再次提高能量密度。
有一说一，爆炸不爆炸和电解质是不是水没有必然联系。爆炸的本身原因，还是在有限的空间里急速膨胀造成的。如果使用了水作为电解质，那么真要发生爆炸，结果应该是溅了一脸水，可能比溅了一脸电解液安全点。至于会不会爆炸，还得看正负极材料的选择和电池的制造技术。

其实，是这个水不是单纯的水，是加了盐的水。这里我帮这个报道的作者向读者澄清一下，这个盐不是生活中的食用盐，而是广义上的盐。放在水里，溶于水，就变成了电解质。那么加了盐的水，就是电解液。
这个没毛病。
接下来看一下，说目前的能量密度是最新特斯拉电池的30%，未来有望提高。这提高……差那么多……得提高到什么时候啊？给一张图，看看这些年，锂离子电池的能量密度怎么提高的。

锂离子电池，在那么多资本投入，研发投入的情况下，能量密度从100不到点提高到300大概花了近20年，这个数值类比于30%到100%的变化。所以报道中说，5到10年内有望取代锂离子电池，真的有点难以想象。人家锂电池也是在一直发展的好不。
所以这个水电池，目前作为一个能量密度不高的新兴产品，虽然由两个大学的科学家联合开发出来了，但未来的发展究竟能得到多少投入，这用目前30%的锂电池的能量密度很难以想象，很难获得资本的研发投入。说不会爆炸的这个亮点其实也没多少吸引人的，至少现在锂离子电池还是足够安全的。至于成本，现在还不好说。
新兴东西的产生，是一件让人开心和振奋的事情。但一个行业的更替，就像锂离子电池部分取代铅酸电池，液晶显示器取代原来的阴极管显示器，是需要很长的时间，而并非发表了一篇论文就能说明一切。
作为一个科研者，我相信，作者们是发现了一些新的东西，发表成论文跟大家分享，至于未来怎么样，很多事情其实很不好说。
媒体报道出来，也是帮助推广和宣传。但一定要力求精准，切勿过分解读和夸大宣传。

我是夏夏回来了，一个在高校工作了很多年的博士，担任多个SCI期刊的编辑编委，擅长研究生培养和SCI论文写作发表，你的点赞、收藏和关注是对我最大的支持！

你不是标题党吗？什么水电池？你说全称不就行了？
技术性女干部，能称作技女吗？
养鸭子的男工人，不能称作鸭男是吧？
到了小编这儿，什么都可以简写是吧？人造皮革简称人皮行吗？

我注意到这个问答收录在汽车相关的圆桌中。
看到标题我一楞：电动汽车在充电时易燃易爆的问题有望解决了？
再仔细一看，这才哪到哪儿呀，真是标题党永不沉沦！这技术离到汽车上商用的距离，不能说十万八千里吧，至少有十几年以上的距离——如果它真有能用在电动车上的一天的话。
有这时间，钠离子电池、固态电池早就成熟了，现有的锂离子电池的易爆易燃问题也早就可以用系统的安全设计解决了，汽车厂商还真就未必看得上它。
该电池的由于采用水做为离子传导介质，不能采用钠、锂等原子量小的活跃金属，那么它的能量密度应该很难做到锂离子电池那么大的（论文中说目前只有大约锂电池的30%）。那么，如果有一天它的价格和性能达到可商用的程度，它也不太适合用在电动汽车上，用于储能电站才是它的可预期前景。

一句话：
电动车的爱好者不用看了，指望所谓的水电池来解决电池安全问题没戏。
该研究提出的其实是一个铅酸电池的改良品种，电解液是以液体形式存在的。不同的是，它用盐水来代替稀硫酸作为电解液，正极采用哪个金属离子没说。
论文描述的是“开发出一种电极-电解液集成优化策略，大大延长了氧化钨电极的寿命。在此基础上软包封装出的电池可以稳定地为平板电脑、智能手机等充电，该电池在破坏性试验中未燃烧、未爆炸”。论文里根本没有“畅想”代替其他电池。
以上引自
@赵泠
的回答（如介意删），说明这只是一个学术研究，现在的进展似乎根本还没到谈论它有多少商用价值的时候。
现在全球进行新型电池研究的专家和团队非常非常多，这个研究肯定是一个好的进展，但如果抛开这个博眼球的标题，它并无太多值得特别关注之处。
该研究是辽宁大学与澳大利亚皇家墨尔本理工大学联合研究的，这让我想起了一桩与水和能源相关的闹剧旧案（仅分享一下，与这个发明没有任何共同之处，也没有任何影射这个研究的意思）：

在1984年3月份，王洪成宣称他发明了一项“水变油”技术。只要往水里加一点点油，然后再加入他秘制的膨化剂，稍微一摇晃，这些水就变成了油。这个油不仅能点燃，它还能灌到汽车油箱里使用。
这个一眼假的发明当时还得到东北某著名大学和人民日报等媒体的宣传和背书，闹得声势很大。

为什么不少大学教授都能被这个老司机骗了？
因为当时这个骗子提出了冷核聚变的概念，这是一个极不可能但又难以完全证伪的说法。
中国当时很缺能源，专家是非常希望能发现一个解决能源困局的办法的。
与其说相信这个天方夜谭的专家蠢，我宁愿相信他们是过于天真，被情怀迷了心窍。

现在的科学研究和技术发明，已经很难再有原理性的突破了，科技进步是靠无数技术人员和海量的资金逐步堆积出成果来的，指望哪个天才团队突然人品爆发研究出一个可以改变世界的技术，几乎不可能了。
由于中国新能源的炎热，目前投入新型充电电池技术的团队和资金相对其它国家来说是最多的，我个人更看好下一代电池技术的商用落地，中国仍然是最重量级的头部玩家。

感觉短时间内想要取代锂电池还是有点难度的。
根据目前的研究成果，水电池的能量密度只有特斯拉锂电池能量密度的30%左右，还有非常大的提升空间。
锂电池的研究起步非常早，目前已经形成了非常完整的产业链，上下游配套齐全，产能巨大，利润也相对丰厚。单看电动汽车一个领域，看看中国的电动车都卖到日本，卖到德国了，就能知道锂电池现在发展的是有多强劲。

而“易燃”虽然是锂电池目前无法攻克的难点，但已经通过各种技术将电池燃烧的风险降低到了大众可以接受的范围内。以后，随着锂电池产业的发展，安全性会越来越高。
而一个新兴事物想要取代旧有事物，单单只在“安全”一个方向上超越是远远不够的，需要性能，价格，寿命等等形成全方位的碾压，才可能会吸引资本入局，淘汰旧有产业。目前看来，仅仅从性能这一点上来看，水电池还远远不够。
而新闻中也没有提到水电池的成本问题。一般科研都是先把理论研究好，再搞出实物，再想办法降本。目前看来，水电池还在第二步“搞出实物”的阶段，未来5~10年能在性能上超越锂电池就不错了。
别忘了，现在锂电池可是新能源的主流，它的性能提升速度也是非常恐怖的。
所以我个人认为，当成一个电池的新方向去研究还是很有意义的，说“5~10年取代锂电池”的话，可以理解成是为了拉投资，拉经费的宣传口号，大众不用真的当真。

“有望”，这个就比较微妙了。时不时就会有水电池相关的新闻蹦出来。
要说水电池采用水性液体作为电解质，不用有机液体的最大好处的话，就是——更安全、更便宜、更环保了吧。
但劣势其实也很明显——能量密度和电池寿命这块儿还不太ok.。
嗯，再说回来。这次是辽宁大学和墨尔本理工合作开发的水电池。
看描述，这水电池的能量密度太低啦——只有75wh/kg。
咋说呢，人家锂离子电池的能量密度还是挺高的一般在150Wh/kg?呢！要是三元锂电池，能量密度甚至可以达到300Wh/kg?。
只是说铅酸电池的能量密度相对较低，一般在50Wh/kg左右。
从能量密度上来看，这款水电池还差点儿意思呢，取代铅酸电池可，但是还赶不上锂电池。
当然也不能只看能量密度说事儿，这玩意儿确实相对来说更安全。
记得在去年9月，澳大利亚弗林德斯大学和中国浙江科技大学也联合开发了一款水电池。
当时的新闻title是——“有望取代锂电？全球首个水性铝电池，安全高效还无毒”。
他们还研发了一种特殊的水性路易斯酸电解质，使铝离子能在正负极之间可逆地沉积和剥离，同时通过铁离子的氧化还原反应提高电池的能量密度——能做到比锂电池能量密度更高。
此外还有水性镁金属电池、水性锌离子电池啥的……
不谈国外，就我们国家每隔段时间就有新的水电池研究成果出来——主要是因为水电池确实算是个新赛道啦！
主要还是因为市场对更安全的电池有需求，以及咱们国内的相关政策于新型储能有个驱动力。
水电池的技术瓶颈主要有两点：
1.水系溶剂的电压窗口优先导致的电池能量密度低。
2.新电池结构的不稳定性导致的电池循环性差，电池寿命有限。
虽然吧，现有的水电池已经可以通过电压窗口拓宽和电极设计之类的技术突破来解决这样的问题。
理论上来说，技术的突破可以带来一点点量产的希望，但个人觉得在真正落地商用啥的仍然处于早期阶段。
但总结起来目前的情况大概就是——一直在突破，还不能商用。

看这标题，我不看内容就知道，新闻学100年都不会被取代。

学术界一部分人喜欢搞大新闻，喜欢讲故事吹牛皮，大家也是都了解的。
有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池。
有望就是“有可能....，也有可能不....”
能量密度仅为75瓦时/公斤，而目前锂电池高达300瓦时/公斤，实验室的锂电池更是有高达500瓦时/公斤的。
现在电车上一百度的电池就大几百公斤甚至一吨。这种水电池如果做到一百度，电池包就在两吨左右。（A级油车整车也就大概1-1.5吨）。
锂电池的能量密度通常在80-300Wh/kg之间。磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg以下，三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间。而美国Amprius公司和日本艾迪科（ADEKA）研发出的新型锂电池，能量密度分别达到了450Wh/kg和500Wh/kg。
实验室阶段的创新与工业化大规模生产的实际产品之间有着遥远的距离。实验室中的电池原型往往是精心设计、在理想条件下测试的小型样品，它们的研发过程中往往不计成本且环境控制严格。而要将这样的技术转化为能够投入市场、满足商业化需求的产品，则需要经过复杂的工程优化、规模化生产流程及严格的成本控制。
只有用的上、买得起的东西，才是实实在在的东西，才有讨论的意义。
只有当这种新型电池真正实现了工业化应用，比如被成功地集成到电车上，并能在性能、安全性和经济性等方面与现有技术展开竞争时，我们才能去评估它替代锂电池的可能性。
目前才到哪呢，实验室的（不计成本）‘水电池’只有硬币大小。就好比锂电池已经是成年壮汉了，而这个‘水电池’还处在受精卵阶段。
至于这个水电池有多强，还需要很多年去实践、去验证、去经受市场考验。而这个‘水电池’的报道本身很明显是严重注水的。
水电池永远不可能起火，也不会爆炸。
关于电池安全性的问题，并非仅依赖于电解液的选择那么简单。电池在充满电后，内部存储了大量的化学能，可以形象地比喻为一个处在山坡上的球体，一旦开关打开，就如同这个能量球开始滚动并快速释放其内在的能量。只要充过电的电池，它就是一个潜在的高能系统，具有释放能量的自然趋势。为了确保电池的安全使用，避免发生热失控等危险情况，我们需要从材料选择、结构设计、制造工艺、管理系统等多个层面进行深度研发和严格的质量控制，这些都需要长期的研究和实践验证。
我们回顾下锂电池的发展
早期阶段：
1912年：锂金属电池的概念首次被提出，但当时由于安全性问题并未得到广泛应用。
1950年代：科学家们开始尝试用锂作为负极材料，但由于锂在充电过程中容易形成树突状结构（枝晶），导致短路和安全问题。
重要突破：
1970年代：
1970年前后，美国化学家M.S. Whittingham在埃克森美孚公司工作期间，开发出了第一代锂电池，使用二硫化钛作为正极材料和锂金属作为负极材料。这一发明为现代锂电池奠定了基础。
同时期，Goodenough等人通过将正极材料改为层状钴酸锂（LiCoO?），提高了锂电池的能量密度和稳定性。
商业化进程：
1980年代：
日本索尼公司在1985年成功商业化了基于古迪纳夫理论的锂离子电池，它采用可嵌入/脱出锂离子的石墨作为负极，从而避免直接使用易产生枝晶的金属锂，极大地提升了电池的安全性和循环寿命。
松下、三洋等公司也开始研发并生产锂离子电池，并逐渐应用于便携式电子设备市场。
进一步发展与应用扩大：
1990年代至2000年代：
锂电池技术持续改进，新型正极材料如镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等的研发使得电池性能不断提升，应用领域也更加广泛。
随着电动汽车产业的兴起，大容量、高能量密度的锂离子电池需求激增，特斯拉等公司开始大量采用锂离子电池作为动力源，推动了电池技术的进步和市场规模的扩大。
当前及未来趋势：
2010年代至今：
锂电池技术继续朝着高能量密度、长寿命、快充能力以及提高安全性的方向发展，固态电池、锂硫电池、锂空气电池等新型电池体系的研究取得进展。

能量密度30％，一句话就结束它的应用可能。
同样的车型，对于电动车车主，不关心它的回收利用和污染问题，燃爆概率又远低于交通意外，统计学上几乎可以忽略不计。
谁愿意花同样的钱买一辆续航只有30％的电车？
除非只要30％的价格。
那车企又不干了。

先说明一点：“水电池1到3年内有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池”这是一种商业行为或者商业努力。水电池的各种性能优势也好，劣势也好，这是科学技术。两者有一些关系，但是几乎完全不等价。技术优势明显，但是由于受限于应用场景限制等等，商业上卖不动的比比皆是。
所以，题目中“科学家称，短期1到3年内有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池。”我觉得科学家这种说法并不负责。
回到技术本身，现在电池很多，半固态电池，固态电池，锂电池，水电池，铅酸电池、镍氢电池等等。不同电池各有优劣，一种市场上的主流电池的存在，是整个产业链条和供货的配套和搭建。一个新产品想要取代原有产品，性能上要有非常明显的优势，其次价格能保持不变或者更低。
查了下关于水电池的相关文献，截图如下。相关文章很多，引用率也高，研究比较热。技术上的确有优势比如：十分安全，价格低廉，毒性低，电池更环保等。但是能量密度上也有欠缺。题目中提供的信息：能量密度约为每公斤75瓦时，这基本是特斯拉汽车的30%，所以基本上满充后的正常里程不到200公里，更别提冬天开车了。所以，技术上目前还有值得继续深挖的点。

我随便打开了一个OA的文章（Jijian Xu， 2022），看了下，引用一下作者的结论，如下：
Electrolyte design is critical to developing advanced Li-ion aqueous batteries with superior performances. In addition to the fundamental understanding of the solvation structure of the electrolytes and interfacial chemistries, we emphasize that practical conditions including gravimetric energy density at the cell level, self-discharge property, and operation temperature range cannot be overlooked when considering aqueous batteries into large-scale applications.
作者在结论强调：在考虑将水系电池大规模应用前，不能忽视包括电池的重量能量密度、自放电性能和工作温度范围在内的实际条件。这几点都是电池在实际应用前急需解决的痛点。
在技术痛点解决之前谈取代锂离子电池，还有点早。当然，本人也是做技术的，很高兴能够看到新技术的出现，希望有朝一日，这样的技术在解决掉现有问题后，可以大规模应用。

“水电池有望 5 年内取代锂离子电池”太过标题党了，别人研究人员根本就没说这句话。
事实上，据Science alert，这项研究的主要作者澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University in Melbourne, Australia）的Tianyi Ma说的是[1]：
“Although the new technology is unlikely to replace lithium-ion batteries any time soon, with further research and development, water batteries could provide a safe alternative to lithium-ion ones in a decade or so.”
（译文：尽管这项新技术不太可能很快取代锂离子电池，但随着进一步的研究和开发，水电池可能在十年左右的时间内成为锂离子电池的安全替代品。）
“if magnesium-ion batteries can be commercialized, the technology could replace bulky lead-acid batteries within a few years.”
（译文：如果镁离子电池能够商业化，这项技术可以在几年内取代体积庞大的铅酸电池。）
所以一眼丁真，鉴定为学新闻学的。
玩笑归玩笑，还是稍微介绍一下这个技术。“水电池”的正式名称是水性金属离子电池（aqueous metal-ion batteries）。它使用镁或锌等金属，与目前用于其他类型电池的材料相比，它们的组装成本更低，毒性更小。其一个重要特点就是引入了水，此外，为了抑制枝晶生长，研究人员在电池的锌阳极涂上了铋金属，它的氧化物可以形成一个保护层，并且还有助于原型水电池的使用寿命更长，在500次循环后仍能保持85%以上的容量。
但目前这项技术的一个重要缺陷就是能量密度太低，研究人员还在想办法改进。
参考^https://www.sciencealert.com/new-water-batteries-are-cheaper-recyclable-and-wont-explode

[收藏本文] 【下载本文】

自然科学最新文章

海南一村民被眼镜王蛇咬死，多名消防员和村

有哪些不起眼的牢底坐穿兽？

美国耕地面积比中国大，可为什么粮食产量不

如何看待同济大学2024国家科技三大奖颗粒无

加:2024-03-07 14:51:15 更:2024-03-07 14:53:03

股票涨跌实时统计涨停板选股分时图选股跌停板选股 K线图选股成交量选股均线选股趋势线选股筹码理论波浪理论缠论 MACD指标 KDJ指标 BOLL指标 RSI指标炒股基础知识炒股故事

网站联系: qq:121756557 email:121756557@qq.com 天天财汇