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我们被锂包围了

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2015-10-22 10:58:00    点击数:-   【

锂电池已是手机、电脑、电动车的标配;如果特斯拉的“能量墙”预示了未来,锂电池还会成为现代家居生活的核心。我们被锂包围了。锂电池已是手机、电脑、电动车的标配;如果特斯拉的“能量墙”预示了未来,锂电池还会成为现代家居生活的核心。不过,“锂电池”三个字,其实涵盖了各种各样的技术,它们区别极大。中科院苏州纳米所的研究员陈立桅说,一般大家熟悉的锂电池,实际是“锂离子电池”。它靠着锂离子在电解液中运动,转化电能与化学能。

根据正负极材料的不同,锂离子电池可分出很多种。陈立桅介绍说,手机常用的是钴酸锂电池,负极使用石墨或其他碳材料,正极使用钴酸锂。放电时,石墨中的锂氧化成离子,跑到钴酸锂中;充电时,锂则从钴酸锂中跑出来,回到石墨中。这种电池的电位差大,因此能量密度也高。“特斯拉的电池,正极用钴酸锂,也用三元复合的锂材料。”陈立桅说,锂离子电池的正极还有镍钴锂、锰酸锂。国内的电池巨头比亚迪,用的是磷酸铁锂。陈立桅说,锂离子电池要想提高能量密度,正极材料是瓶颈。经过电池研发人员的努力,锂离子电池在充放时间等许多指标上,基本满足了现实需求。

除了锂离子电池,全球有不少研究机构和创业公司致力于新类型的含锂电池。比如陈立桅研究的锂硫电池,就是用硫磺做正极,锂金属做负极(严格意义上的锂电池),能量密度比常用的锂离子电池高很多。目前研究热点还包括锂空气电池,以及电解质为固体的全固态锂电池。“这一类电池如果工程化了,电池性能的提升就是一大步,收益高,但风险也大。”陈立桅说,经常会有“DEMO”版的新型电池问世,但即使是发表在顶级期刊的成果,在工程化中也会面临很多“地雷”,成功之路是艰难的。而媒体往往容易夸大新类型电池的革命意义。“在工业界,研发的趋势是在正负极上使用混合材料。比如掺一点点新元素进去,让电池表现提高几个百分点,同时避免新元素的副作用。工业界就这样一小步一小步改善。”陈立桅说。日、韩是目前锂离子电池产品的排头兵。陈立桅说,日本领先的一个动力是日本家庭避灾意识强,因此家庭备用电池的产品多。“日本企业有几十年的配方、材料数据积累,研究做得很精细。电池产品一致性好,做出来不需要筛选。”与之相比,陈立桅说,尽管中国电池产业链齐备,但质量参差不齐,行业利润也薄。市场上有一些劣质电池,比如廉价的、用几次就坏的充电宝。尽管如此,陈立桅对于中国锂电池行业仍然抱乐观态度。他认为,目前已经有十几家大企业踏踏实实地做研发,这方面也有不少投资。科研机构中,中科院设立了锂电池方面的先导专项,作为锂硫电池专项负责人,陈立桅介绍说,中科院先导专项着眼于新电池的产业化,而非论文指标,这更有可能让科学家的成果变成未来的商用电池。