剖析电池内部结构的奥秘
来源：宝鄂实业
2020-02-16 14:15
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电池内部结构:锂电池容量大
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(tesla electric car)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，并支持他们在中国更快地建设超级充电站。
但是，当你意识到电动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”，需要经常充电。特斯拉(Tesla)目前市场上唯一一款Model S电动汽车是一项壮举。Model S是最引人注目的车型，号称一次充电可以行驶480公里。
为什么电池“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。就每公斤产生的能量而言，我们每天使用的汽油可以达到50兆焦耳，而锂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，电池能够提供能量。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。
锂电池的电子是由锂提供的。如果你给电池充锂，能量密度不会上升吗?不幸的是，为了使锂离子电池可充电，它的内部结构需要根据其专门的能量密度进行评估。刘润指出，锂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需要，发挥着独特的功能，缺一不可。这种结构限制了锂电池的能量密度。
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。如果通道是干的，鱼不能到达另一边，锂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，从而产生电流。
稳定的正负两极
电解质虽然不提供能量，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什么不多呢?石墨是制造铅笔芯的材料，它不负责提供电子。刘强东说，这是为了确保充电时间不会出错。
