锂离子电池以其能量密度高、效率高、自放电率低等优点，在便携式电子产品和电动汽车中占有主导地位。然而，由于使用可燃有机电解质造成的严重安全问题，阻碍了锂离子电池的广泛应用。水性可充电电池不仅比锂离子电池更安全、更便宜，而且由于使用非可燃廉价的水溶液(即以水为溶剂的水溶液)作为电解质。然而，由于水分解电压的限制，水性可充电电池的能量密度远低于锂离子电池的能量密度。"

11月19日，南京理工大学宣布，吴玉平教授和傅立军教授设计了碱性/中性水溶液电解质体系，研制了一种高电压、高能量密度的混合电解质电池。有关研究发表在国际化学领域最高学术期刊"先进能源材料"上。

水性可充电电池是指以水溶液为电解液的可充电电池。"傅立军说，"水溶液的理论分解电压为1.23伏特。"由于实际电池的过电压，分解电压可达1.5伏特，但很难超过2伏。电池的能量密度与电池的电压成正比，即电压越高，能量密度越高，电解质的电压窗口决定了电池能达到的最大电压。因此，为了提高水性可充电电池的电压，首先要改善水溶液电解质的电压稳定窗口。将碱性溶液与中性溶液组合成混合电解质，使电解液的电压稳定窗口提高到3伏特。

在水溶液体系中，中性电解质的析氢电位高于碱性电解质，析氧电位低于酸性溶液，而中性电解质的电压窗口是三种溶液中最宽的。另外，碱性溶液和中性溶液的结合比较容易，这样的组合将大大拓宽电压稳定窗口。"这篇论文的主要作者，南京工业大学的袁新海博士说。

在这项工作中，研究小组使用一种阳离子交换膜作为隔膜。"阳离子交换膜可以作为阳离子阻止阴离子，从而保持电解质的稳定pH值。此外，在这种混合电解质体系中，阴离子和阳离子在正负电解质中稳定存在。从而保证了电解质体系的稳定性。袁新海解释说，只有电解液保持稳定，电解液的电压窗口才能保持稳定，电池系统才能保持可逆性和稳定性。

解决了电解液电压稳定窗口的问题，下一步是选择合适的正负电极材料来构成高电压、高能量密度的水基可充电电池。傅立军表示，他们注意到锌是碱性溶液中具有负电位的负极材料(相对于标准氢电极的电位为-1.216V)，具有较高的比容量，而锰酸锂是一种具有较高氧化还原电位和较高比容量的正极材料。"因此，通过将这两种材料结合起来，可以获得更高电压的水代充电电池。

根据混合水溶液电解质的概念，该团队还开发了一系列水溶液电池和水溶液电容器，分别发表在"化学电化学"、"化学通讯"、"材料化学杂志"和"高级科学"上。