電池內部結構:鋰離子電池容量大

我們期待著一個廣泛使用清潔能源的新時代。作為這個時代的標志性場景之一，人們可能會看到像特斯拉電動汽車(teslaelectriccar)這樣的新車在街上跑來跑去，它們的動力不是汽油，而是充滿電的鋰離子電池。屆時，沿途的加油站將被充電站取代。最新消息是，上海市現在宣布了特斯拉電動汽車免牌照政策，并支持他們在我國更快地建設超級充電站。

但是，當你意識到電動汽車的電池與手機的電池并沒有那么大的不同時，光明未來的美好前景可能就要被陰云籠罩了。手機用戶常常擔心電池壽命。很多人的手機在早上都是滿的，看到下午就要結束了，就有必要一天充一次電。筆記本電腦也有同樣的問題，可能在幾小時內就沒電了。電動汽車的實用性一直受到質疑，因為它們行駛的距離不夠遠，不會崩潰，要經常充電。特斯拉(Tesla)目前市場上唯一一款ModelS電動汽車是一項壯舉。ModelS是最引人注目的車型，號稱一次充電可以行駛480公里。

為何電池不耐用?物質在一定空間內所能儲存的能量稱為能量密度。電池在能量密度方面排名靠后。就每公斤出現的能量而言，我們每天使用的汽油可以達到50兆焦耳，而鋰離子電池的平均水平不到1兆焦耳。其他類型的電池也在極低的水平上漫游。顯然，我們不能讓電池無限大;為了提高電池的容量，我們只能專注于提高電池的能量密度，但是有很多困難。這項技術有什么難的?記者就此采訪了浙江大學化學副教授劉潤，以我們常用的鋰離子電池(簡稱鋰離子電池)為例，剖析電池內部結構的奧秘。

電解質非常重要

由于電子的轉移，電池能夠供應能量。當電池連接到電路時，開關關閉，電流接通。在這一點上，電子會從負極逃逸，通過電路流向正極。在這個過程中，電子設備會讓你的手機工作，比如駕駛一輛特斯拉電動汽車。

鋰離子電池的電子是由鋰供應的。假如你給電池充鋰，能量密度不會上升嗎?不幸的是，為了使鋰離子電池可充電，它的內部結構要根據其專門的能量密度進行評估。劉潤指出，鋰離子電池內部結構包含電解液、負電數據、正電數據和間隙，每一個都有自己特殊的工藝要，發揮著獨特的功能，缺一不可。這種結構限制了鋰離子電池的能量密度。

首先是電解液，它是電池中必不可少的輸送管道。當電池放電時，鋰原子失去電子，變成鋰離子，然后它們必須從電池的一端跑到另一端，然后在充電時回來。劉說。鋰離子在電池的南北兩極和不斷地形成了鋰離子電池循環利用的要害，而電解液保證了它的暢通無阻。電解質就像河流，鋰離子就像魚。假如通道是干的，魚不能到達另一邊，鋰離子電池就不能正常工作。

電解質的美妙之處在于，它只攜帶鋰離子，而不攜帶電子，確保電池只有在電路連接時才會放電。同時，鋰離子，根據電解質的不同，以一種有序而明確的方式運動，因此電子總是朝一個方向運動，從而出現電流。

穩定的正負兩極

電解質雖然不供應能量，但卻很重，是鋰離子電池所必需的。那么，基于石墨的負面數據為何不多呢?石墨是制造鉛筆芯的材料，它不負責供應電子。劉強東說，這是為了確保充電時間不會出錯。