啥？尿不濕也能用來做鋰電池，而且還是被寶寶們用過了的尿不濕！10日，來自上海電力大學應用化學專業的大二女生張海燕向解放日報·上觀新聞記者展示了他們“挑戰杯”團隊的特等獎作品：基於廢棄尿不濕的新型高能量密度鋰硫電池。而且，這一項目已與新能源科技企業合作完成材料中試，成功使得無人機的續航時間增加了30%到35%。
當天下午，第十七屆“挑戰杯”上海市大學生課外學術科技作品競賽決賽在上海電力大學臨港校園鳴金。今年，全市近5萬名大學生參賽，共申報萬餘件參賽作品，增幅達6%。經校級初賽評審，就有來自46所高校的492件作品晉級市賽。而躋身決賽的37校172件作品更可謂“百裏挑一”，其中特等獎項目有望代表上海晉級國賽。
【鋰電正極材料成本，佔比從40%降至5%】
與新能源材料的研究同行一樣，作為項目指導老師的閔宇霖教授、李和興教授，與張海燕等4名本科生一直在尋找最價廉物美的電極材料，甚至連雞蛋殼也嘗試過。忽然，從學校青年女教師常常打交道的尿不濕獲得靈感，“一個家庭一年可能要用掉1000條尿不濕，被作為幹垃圾處理，它們能不能變廢為寶？”張海燕和小夥伴開始腦洞大開。
事實上，尿不濕的內層充滿着吸水顆粒，擁有理想的正極材料結構，而寶寶的尿液富含氮元素以及無機鹽，正好可以抑制鋰電池內多硫化物的穿梭效應，改善了鋰離子流動的不足之處。於是，他們利用尿不濕當作正極宿主材料，將其高温燒結碳化，再將其與廉價易得的硫複合，製成鋰硫電池的正極。通常，鋰電池的正極材料成本約佔電池總成本的40%，而這樣“廢物利用”後，成本佔比一下子降至5%。
現階段中試，團隊在包括婦幼保健院等的醫療機構收集尿不濕，製作出扣式鋰硫電池。經試驗測算，在電池相同體積下，遠遠高於目前市場上廣泛運用的鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等類型鋰電池的容量。“平均5條廢棄尿不濕，就可以形成一個1000毫安的充電寶容量。”張海燕笑着説，團隊現已申請國家發明專利。
中試結果顯示，用同等體積的這種鋰硫電池，取代無人機原本使用的鋰聚合物電池，可使無人機持續飛行72分鐘，其飛行距離增加25%到30%。此外，這一作品材料還可應用於新能源汽車電池，使其能量密度和續航時間都得到一定程度提升。至於“原材料”供應，今後還可與小區物業合作，專項回收廢棄尿不濕，讓它們發揮新作用。
【低碳減排題材熱，制勝法寶數字化】
這屆“挑戰杯”決賽中，不少科創作品與低碳減排這一熱門題材相關。某一線城市，半年之內地下電纜就遭遇99起施工誤挖斷，導致停電檢修等突發事件。張海燕的同校學姐戴涵竹，與電氣工程、計算機科學與技術專業的一批本科生組隊，研發“電纜管線精確定位裝置及可視化管理系統”，用最大尺度不過17釐米的“蟻人小車”，從窨井蓋下放至只有20釐米直徑的電纜管道中，讓它為管線健康狀況做“內鏡檢查”。
接入手機WiFi，打開APP小程序，就能讓這種無繩式的小車“自動駕駛”，利用自帶的慣性定位裝置，確定管線精確位置，並拍攝管線內部圖像，將圖像以及定位傳入計算機，利用智能算法識別管線故障情況。小車的履帶式結構，能增大與管壁的接觸面積，從而提高抓壁和爬坡能力，還具有紅外測距、紅外避障以及防跌落功能。
據悉，這種智能小車交付國家電網寧波供電公司參與工程驗收，它既適用於新管驗收階段的電力管線排查，也可以在增設電纜時對預設舊管進行探測，具有廣泛應用場景。經測算，這套系統比傳統的人工探測，提高探測效率50%以上，在幾十米、上百米的地下空間範圍內將“佈線圖”精度控制在50釐米以內，還節省大量人力物力。
在獲得大獎團隊的大學生手中，數字化正成為多個領域的制勝法寶。來自華東師範大學的“數字光處理芯片與應用系統技術開發”項目團隊在競賽中拿下特等獎，他們自主設計的新型數字微鏡芯片已處於國內領先水平，收穫各項專利15項；而華東理工大學“基於數字重構的遺產活化路徑研究——以福州鼓嶺歷史建築羣為例”項目團隊，則聚焦文化遺產保護，創新性地利用數字技術保護和管理遺產景觀，探索並打通學術研究與知識傳播渠道。