夏永镌（１鲻，一），男，浙江余赡人，现为复旦大学特
聘教授。博士生导师。ｌ粥７年毕业于浙江师范大学化学系。
１９知年获吉椿大学化学系电化学专业理学硕士学位。
１９９０一ｌ约３年进入中国科学院长春应用化学研究所工作。
１９９７年获日本位贺大学能泺．材料科学专业工学博士学
位，同年留校任日本文部省教官讲师。ｌ够８年赴芙固南卡罗
来纳卅化学工程系电化学中心博士后研究员。１９９弘＿２∞１
年在日本通产省大阪工业技术研究所做客座研究更。
２∞ｌ—２０舵年进入日立删公司电池开发中心工作。
２∞３年曰复旦大学化学系工作。主要从事新型储能材料和
技术，无机．有机嵌入化合物蚋米复合材料及功能材料的量
子设计等研究。２０∞年曰目后，承担包括国家自然科学基金重点、科技部。９７３”、“呦”计划、上海市科委和企业项目十余项。发表论文∞余篇。获日本、中目授权专利１５项，特邀参与壕书３本。被国际重要学术刊物引用ｌＯ∞次以上，单篇引用３∞余次，获日本电化学学会２０舵年度＜日本电化学会志＞曩优秀论文奖。２∞５年入选教育部新世纪优秀人才。＜电源技术＞、＜化学与物理电源系统＞缡委。
本文其他作者单位：复旦大学化学系，上海市分子催化和功能材料重点实验室，上海２∞４３３
水系锂离子电池研究进展
夏永姚，罗加严，王永刚
采用锂离子嵌入化合物（碳和钴酸锂）和有机电解质的锂
离子电池，自１９９０年商品化以来，以其高比能量的优点，迅速
占领小型电池市场，并已广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动
电话等情报通讯器件。但因为所采用的有机电解质的可燃性
和在不正确使用（如过充或短路）时电极材料与有机电解质的
高反应活性等引起的安全性和高成本等问题，在一定程度上
限制了大型锂离子电池在储能和电动汽车中的应用。锂离子
电池安全性在一定程度上可通过选择高安全性的电极材料．
采用过充电保护剂，加入不燃性电解质等得到提高。另一个比
较有效的途径是采用水溶液电解质，并且水溶液电解质的离
子电导率比有机电解质提高了几个数量级．电池的比功率可
望得到提高。同时还避免了采用有机电解质所必需的严格的
组装条件，因此成本也大大降低。由于水系锂离子电池具有价
格低廉，无环境污染，安全性能高，功率高等优点，成为具有开
发和应用潜力的新一代储能器件。对水系锂离子电池及其相
关材料的研究也将成为电化学储能领域研究的热点之一。本
文综述了国内水系锂离子电池的研究进展，并对存在的问题
和今后的发展趋势作了展望。
锂离子嵌入化合物在水溶液电解质中的电极反应，远比
在有机电解质中复杂，必须考虑水分解析氢、析氧的反应，因
此可选择的电极材料非常有限。表ｌ给出了几种常见锂离子
电池正负极材料的嵌入电位。
图１给出了析氢、析氧电位与溶液ｐＨ值的关系（左）和
几种锂离子嵌入化合物的嵌入电位（右）。从嵌入电位分析，现
有锂离子电池４Ｖ正极材料，如ＬｉｃｏＯ：，ｎＭｎ舢，“Ｎｉ，ｃｏ。一Ａ在水溶液中都可发生可逆的嵌入反应，可作为水系锂
４３１
表１可用于水系锂离子电池的正负极材料
比容量，电位，ｖ电位，ｖ化合物结构
（ｍＡｈ．窖一１）（ｙＪ．Ｌｉ＋，Ｌｊ）（ｙＪ．ＮＨＥＪＬｉＭｎ２０?尖晶石１４８４．０１．０
ＬｉＣ００２层状１５０３．８０．８ＬｉＮｉ，Ｃｏ卜ｆ０２层状１７０３．７０．７ＬｉＦｅＰｏｄ橄榄石１５０３．３Ｏ．３
Ｖ０２层状２５０２．６一Ｏ．４
ＬｉＶ３０ｌ层状２５０２．６一Ｏ．４
ＦｅＯＯＨ单斜２００２．０一１．０
ＬｉＴｉ２（Ｐ０４ｈ硼钠石１３８２．５一Ｏ．５
Ｌｉ３Ｆｃ２（Ｐｏ如硼钠ｌｊ１２８２．８—０．２ＴｉＰ２０７焦磷酸舳１２ｌ２．６—０．４
ＬｉＦｅＰ２０７焦磷酸盐１１３２．９一Ｏ．１
图１析氢、析氧电位与溶液ｐＨ值的关系（左）和
几种锂离子嵌入化合物的嵌入电位（右）
离子电池的正极材料。考虑到水系锂离子电池的Ｔ作电压和析氢反应等问题，通常情况下，嵌入电位相对于ＬｉⅢ在２～３ｖ的电极材料可作为水系锂离子电池的负极材料。以下主要对近几年国内报道的几种体系作简单介绍。
２００８．７ＶＯＩ．３２
Ｎ０．７ 万方数据