2021年10月29日，楚天都市报以《原材料液体能自动分层，没有传统电池的隔膜，华科学生团队打造绝不燃爆电池》为题，报道了我院学生团队的《安“燃”无恙——一种新型安全电池》项目。在刚举行的第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，我院该项目获得最高奖项“星系”级作品荣誉。
电池在重力作用下自动形成
这神奇的电池长什么样？10月25日，极目新闻记者在华中科技大学材料学院看到，电池外表看起来像一杯奶茶，实验器材装着白色和暗黄色液体，顶部有一根类似吸管的黑色物体插在实验器材中，不断搅拌着液体。
该学生团队负责人孟锦涛博士介绍，这种全新电池叫对流增强型自分层电池，电池底部是锌负极，中间为水性电解液，顶部是有机正极液，将电池槽打开倒入各成分，电池在重力作用下自动形成，10秒完成组装。组装后液体物质发生化学反应即可释放电能，实现电能储存，“我们的电池可以快速组装完成，原材料较便宜，制造成本很低，仅为锂电池的三分之一，十分安全，可以说绝不会燃烧爆炸。”
如何做到绝不会燃爆？团队成员李思达解释，这种电池没有隔膜，传统电池里的隔膜易破损，会导致正负极短路，进而产生燃爆，“我们团队选取电池原材料的这两种液体是不混溶的，不管如何搅动，在重力作用下很快就会自动分层。所以我们的电池没有隔膜。”同时，该电池内含水且没有易燃易爆物质，搅拌桨使得电池内部热量均衡，热量可以均匀分散掉，降低危险。
李思达向记者展示了实验视频，只见实验人员用工具搅拌电池内的液体，搅拌越快，所连接的照明灯越亮，“这是我们团队独创的技术，搅拌桨能促进电池中的电化学反应，让电池性能更好。”
千余种方案中找到电池配方
“团队最初有一个思考，为什么现在的电池都是一层一层薄膜，然后压得很紧，又是固体，感觉很硬朗。我们想以柔克刚。”孟锦涛介绍，他们为此到处走访调研、埋头阅读文献、扎根实验室做实验，在老师的指导下最终决定通过化学物质搭配制作液态电池。
这项工作最大的难题是找原材料，找到上百种原材料，还不能单一使用，要自己搭配。“就跟‘配药’一样，我们把不同的化学物质进行搭配，再实验测试其可行性。”李思达说，上百种化学物质，团队搭配了上千次。
有时团队一天可以做出三四种搭配方案，配方做好后进行实验，检测其充放电性能。为检测化学物质的稳定性，一个配方的实验就需要几个月了。“找配方的过程很难，我也试过去做但都失败了。这些学生坚持并找到不错的化学物质，很不错。”该校材料科学与工程学院副教授沈越说。
2018年末，团队终于在上千个配方中找到了一种叫TEMPO的有机小分子，性能十分稳定，通过特定的化学策略使其具有疏水性，就不会溶于水。取得第一步成功后，团队继续在电池结构和系统两方面探索。“天天在实验室做研究是常态，晚上10点多甚至更晚离开实验室也是家常便饭。2017年到现在，我们团队一直在做这件事情。”孟锦涛回忆。
一路探索，该项技术不断成熟，他们也受到了锂离子电池发明人、诺贝尔化学奖得主John B. Goodenough的高度评价。记者看到约翰·古迪纳夫在书信中写道：“对流增强型自分层电池是一场革新，和现有主流电池架构截然不同。”信中还提到，该电池具有良好的循环稳定性，其非常适用于电站储能。
未来发电站居民均可使用
这项技术未来将怎样出现在我们生活中？孟锦涛介绍，该电池未来将主要用于电站储能，帮助缓解用电紧张。
目前我国还是以火力发电为主，需要大力推广新能源。“太阳能和风能等新能源发电具有间歇性和随机性的特点，什么时候有风什么时候出太阳，我们无法控制。因此需要储能技术调节能量输入与输出，新能源的运用核心也在于低成本的存储技术。”沈越表示。
我国如今大规模储能的电池主要还是锂离子电池和铅酸电池，均存在成本较高和有潜在燃爆风险等问题。因此，该团队所研发的新型储能电池将在这一领域有极大的用武之地。
“储能电池可以灵活存储新能源，从而提供能源安全保障。”孟锦涛介绍，团队未来或将电池分为大型、中型和小型三大类，大型就是发电站，中型主要是面向企事业，前段时间拉闸限电，工厂要复工的话，可用这个储能电池把电能储存起来使用。小型则面向普通民众，家用储能电池目前在国外已有所应用，未来也可能在国内推广使用。
