现代家居生活的核心：锂电池

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。