尿不湿变身锂电池？让无人机的续航时间增加了30%！

啥？尿不湿也能用来做锂电池，而且还是被宝宝们用过了的尿不湿！10日，来自上海电力大学应用化学专业的大二女生张海燕向解放日报·上观新闻记者展示了他们“挑战杯”团队的特等奖作品：基于废弃尿不湿的新型高能量密度锂硫电池。而且，这一项目已与新能源科技企业合作完成材料中试，成功使得无人机的续航时间增加了30％到35％。

当天下午，第十七届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛决赛在上海电力大学临港校园鸣金。今年，全市近5万名大学生参赛，共申报万余件参赛作品，增幅达6％。经校级初赛评审，就有来自46所高校的492件作品晋级市赛。而跻身决赛的37校172件作品更可谓“百里挑一”，其中特等奖项目有望代表上海晋级国赛。

【锂电正极材料成本，占比从40％降至5％】

与新能源材料的研究同行一样，作为项目指导老师的闵宇霖教授、李和兴教授，与张海燕等4名本科生一直在寻找最价廉物美的电极材料，甚至连鸡蛋壳也尝试过。忽然，从学校青年女教师常常打交道的尿不湿获得灵感，“一个家庭一年可能要用掉1000条尿不湿，被作为干垃圾处理，它们能不能变废为宝？”张海燕和小伙伴开始脑洞大开。

事实上，尿不湿的内层充满着吸水颗粒，拥有理想的正极材料结构，而宝宝的尿液富含氮元素以及无机盐，正好可以抑制锂电池内多硫化物的穿梭效应，改善了锂离子流动的不足之处。于是，他们利用尿不湿当作正极宿主材料，将其高温烧结碳化，再将其与廉价易得的硫复合，制成锂硫电池的正极。通常，锂电池的正极材料成本约占电池总成本的40％，而这样“废物利用”后，成本占比一下子降至5％。

现阶段中试，团队在包括妇幼保健院等的医疗机构收集尿不湿，制作出扣式锂硫电池。经试验测算，在电池相同体积下，远远高于目前市场上广泛运用的钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等类型锂电池的容量。“平均5条废弃尿不湿，就可以形成一个1000毫安的充电宝容量。”张海燕笑着说，团队现已申请国家发明专利。

中试结果显示，用同等体积的这种锂硫电池，取代无人机原本使用的锂聚合物电池，可使无人机持续飞行72分钟，其飞行距离增加25％到30％。此外，这一作品材料还可应用于新能源汽车电池，使其能量密度和续航时间都得到一定程度提升。至于“原材料”供应，今后还可与小区物业合作，专项回收废弃尿不湿，让它们发挥新作用。

【低碳减排题材热，制胜法宝数字化】

这届“挑战杯”决赛中，不少科创作品与低碳减排这一热门题材相关。某一线城市，半年之内地下电缆就遭遇99起施工误挖断，导致停电检修等突发事件。张海燕的同校学姐戴涵竹，与电气工程、计算机科学与技术专业的一批本科生组队，研发“电缆管线精确定位装置及可视化管理系统”，用最大尺度不过17厘米的“蚁人小车”，从窨井盖下放至只有20厘米直径的电缆管道中，让它为管线健康状况做“内镜检查”。

接入手机wifi，打开app小程序，就能让这种无绳式的小车“自动驾驶”，利用自带的惯性定位装置，确定管线精确位置，并拍摄管线内部图像，将图像以及定位传入计算机，利用智能算法识别管线故障情况。小车的履带式结构，能增大与管壁的接触面积，从而提高抓壁和爬坡能力，还具有红外测距、红外避障以及防跌落功能。

据悉，这种智能小车交付国家电网宁波供电公司参与工程验收，它既适用于新管验收阶段的电力管线排查，也可以在增设电缆时对预设旧管进行探测，具有广泛应用场景。经测算，这套系统比传统的人工探测，提高探测效率50％以上，在几十米、上百米的地下空间范围内将“布线图”精度控制在50厘米以内，还节省大量人力物力。

在获得大奖团队的大学生手中，数字化正成为多个领域的制胜法宝。来自华东师范大学的“数字光处理芯片与应用系统技术开发”项目团队在竞赛中拿下特等奖，他们自主设计的新型数字微镜芯片已处于国内领先水平，收获各项专利15项；而华东理工大学“基于数字重构的遗产活化路径研究——以福州鼓岭历史建筑群为例”项目团队，则聚焦文化遗产保护，创新性地利用数字技术保护和管理遗产景观，探索并打通学术研究与知识传播渠道。

栏目主编：徐瑞哲

本文作者：徐瑞哲