鋰電池已是手機(jī)、電腦、電動車的標(biāo)配;如果特斯拉的“能量墻”預(yù)示了未來，鋰電池還會成為現(xiàn)代家居生活的核心。我們被鋰包圍了。鋰電池已是手機(jī)、電腦、電動車的標(biāo)配;如果特斯拉的“能量墻”預(yù)示了未來，鋰電池還會成為現(xiàn)代家居生活的核心。不過，“鋰電池”三個字，其實(shí)涵蓋了各種各樣的技術(shù)，它們區(qū)別極大。中科院蘇州納米所的研究員陳立桅說，一般大家熟悉的鋰電池，實(shí)際是“鋰離子電池”。它靠著鋰離子在電解液中運(yùn)動，轉(zhuǎn)化電能與化學(xué)能。
根據(jù)正負(fù)極材料的不同，鋰離子電池可分出很多種。陳立桅介紹說，手機(jī)常用的是鈷酸鋰電池，負(fù)極使用石墨或其他碳材料，正極使用鈷酸鋰。放電時，石墨中的鋰氧化成離子，跑到鈷酸鋰中;充電時，鋰則從鈷酸鋰中跑出來，回到石墨中。這種電池的電位差大，因此能量密度也高。“特斯拉的電池，正極用鈷酸鋰，也用三元復(fù)合的鋰材料。”陳立桅說，鋰離子電池的正極還有鎳鈷鋰、錳酸鋰。國內(nèi)的電池巨頭比亞迪，用的是磷酸鐵鋰。陳立桅說，鋰離子電池要想提高能量密度，正極材料是瓶頸。經(jīng)過電池研發(fā)人員的努力，鋰離子電池在充放時間等許多指標(biāo)上，基本滿足了現(xiàn)實(shí)需求。
除了鋰離子電池，全球有不少研究機(jī)構(gòu)和創(chuàng)業(yè)公司致力于新類型的含鋰電池。比如陳立桅研究的鋰硫電池，就是用硫磺做正極，鋰金屬做負(fù)極(嚴(yán)格意義上的鋰電池)，能量密度比常用的鋰離子電池高很多。目前研究熱點(diǎn)還包括鋰空氣電池，以及電解質(zhì)為固體的全固態(tài)鋰電池?！斑@一類電池如果工程化了，電池性能的提升就是一大步，收益高，但風(fēng)險也大。”陳立桅說，經(jīng)常會有“DEMO”版的新型電池問世，但即使是發(fā)表在頂級期刊的成果，在工程化中也會面臨很多“地雷”，成功之路是艱難的。而媒體往往容易夸大新類型電池的革命意義?！霸诠I(yè)界，研發(fā)的趨勢是在正負(fù)極上使用混合材料。比如摻一點(diǎn)點(diǎn)新元素進(jìn)去，讓電池表現(xiàn)提高幾個百分點(diǎn)，同時避免新元素的副作用。工業(yè)界就這樣一小步一小步改善?！标惲⑽φf。日、韓是目前鋰離子電池產(chǎn)品的排頭兵。陳立桅說，日本領(lǐng)先的一個動力是日本家庭避災(zāi)意識強(qiáng)，因此家庭備用電池的產(chǎn)品多?！叭毡酒髽I(yè)有幾十年的配方、材料數(shù)據(jù)積累，研究做得很精細(xì)。電池產(chǎn)品一致性好，做出來不需要篩選?！迸c之相比，陳立桅說，盡管中國電池產(chǎn)業(yè)鏈齊備，但質(zhì)量參差不齊，行業(yè)利潤也薄。市場上有一些劣質(zhì)電池，比如廉價的、用幾次就壞的充電寶。盡管如此，陳立桅對于中國鋰電池行業(yè)仍然抱樂觀態(tài)度。他認(rèn)為，目前已經(jīng)有十幾家大企業(yè)踏踏實(shí)實(shí)地做研發(fā)，這方面也有不少投資。科研機(jī)構(gòu)中，中科院設(shè)立了鋰電池方面的先導(dǎo)專項(xiàng)，作為鋰硫電池專項(xiàng)負(fù)責(zé)人，陳立桅介紹說，中科院先導(dǎo)專項(xiàng)著眼于新電池的產(chǎn)業(yè)化，而非論文指標(biāo)，這更有可能讓科學(xué)家的成果變成未來的商用電池。
