剖析电池内部结构的奥秘

电池内部结构:锂离子电池容量大

我们期待着一个广泛使用清洁能源的新时代。作为这个时代的标志性场景之一，人们可能会看到像特斯拉电动汽车(teslaelectriccar)这样的新车在街上跑来跑去，它们的动力不是汽油，而是充满电的锂离子电池。届时，沿途的加油站将被充电站取代。最新消息是，上海市现在宣布了特斯拉电动汽车免牌照政策，并支持他们在我国更快地建设超级充电站。

但是，当你意识到电动汽车的电池与手机的电池并没有那么大的不同时，光明未来的美好前景可能就要被阴云笼罩了。手机用户常常担心电池寿命。很多人的手机在早上都是满的，看到下午就要结束了，就有必要一天充一次电。笔记本电脑也有同样的问题，可能在几小时内就没电了。电动汽车的实用性一直受到质疑，因为它们行驶的距离不够远，不会崩溃，要经常充电。特斯拉(Tesla)目前市场上唯一一款ModelS电动汽车是一项壮举。ModelS是最引人注目的车型，号称一次充电可以行驶480公里。

为何电池不耐用?物质在一定空间内所能储存的能量称为能量密度。电池在能量密度方面排名靠后。就每公斤出现的能量而言，我们每天使用的汽油可以达到50兆焦耳，而锂离子电池的平均水平不到1兆焦耳。其他类型的电池也在极低的水平上漫游。显然，我们不能让电池无限大;为了提高电池的容量，我们只能专注于提高电池的能量密度，但是有很多困难。这项技术有什么难的?记者就此采访了浙江大学化学副教授刘润，以我们常用的锂离子电池(简称锂离子电池)为例，剖析电池内部结构的奥秘。

电解质非常重要

由于电子的转移，电池能够供应能量。当电池连接到电路时，开关关闭，电流接通。在这一点上，电子会从负极逃逸，通过电路流向正极。在这个过程中，电子设备会让你的手机工作，比如驾驶一辆特斯拉电动汽车。

锂离子电池的电子是由锂供应的。假如你给电池充锂，能量密度不会上升吗?不幸的是，为了使锂离子电池可充电，它的内部结构要根据其专门的能量密度进行评估。刘润指出，锂离子电池内部结构包含电解液、负电数据、正电数据和间隙，每一个都有自己特殊的工艺要，发挥着独特的功能，缺一不可。这种结构限制了锂离子电池的能量密度。

首先是电解液，它是电池中必不可少的输送管道。当电池放电时，锂原子失去电子，变成锂离子，然后它们必须从电池的一端跑到另一端，然后在充电时回来。刘说。锂离子在电池的南北两极和不断地形成了锂离子电池循环利用的要害，而电解液保证了它的畅通无阻。电解质就像河流，锂离子就像鱼。假如通道是干的，鱼不能到达另一边，锂离子电池就不能正常工作。

电解质的美妙之处在于，它只携带锂离子，而不携带电子，确保电池只有在电路连接时才会放电。同时，锂离子，根据电解质的不同，以一种有序而明确的方式运动，因此电子总是朝一个方向运动，从而出现电流。

稳定的正负两极

电解质虽然不供应能量，但却很重，是锂离子电池所必需的。那么，基于石墨的负面数据为何不多呢?石墨是制造铅笔芯的材料，它不负责供应电子。刘强东说，这是为了确保充电时间不会出错。