電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
這里所說的鋰電池特指可反復充電的二次鋰電池，而不是用完就扔的一次電池。
鋰電池分布在我們生活的每一個角落，其使用范疇包括手機、平板電腦、筆記本電腦、智能手表、移動電源(充電寶)、應急電源、剃須刀、電動自行車、電動車、電動公交車、旅行觀光車、無人機，以及其他各類電動工具。作為電能的載體和眾多設備的動力來源，可以說，離開了鋰電池，當今的物質世界就玩不轉了(除非我們想倒退回幾十年前)。那么，鋰電池究竟有哪些鬼?
本文不科普電池的基本原理和發展歷史，有興致的請百度查詢，這里頭有很多故事。物理學和化學范疇的基礎理論，被愛因斯坦之前的那一波人基本上搞得七七八八了，電池跟這兩個范疇筆直相關，與電池有關的理論，在二戰之前就已經研究的差不多了，二戰以后并無大的創新。作為電池技術的一種，鋰電池的相關理論研究，近年來也沒有哪些沖破性進展，大多數研究都聚集在材料、配方、工藝等方面，也就是要怎么樣提高產業化的程度，研究出性能更優異的鋰電池(存儲能量更多，用的更久)。
很多人在使用鋰電池，很多人在研究鋰電池的產品使用(如上面提到的產品)，可是大多數人對鋰電池知之甚少，或者總是霧里看花，不得要領。寫本文的目的，不是為了給做鋰電池研發的人看的，而是給那些在產品里面用到鋰電池的工程技術人員或者鋰電池的使用者看的。所以本文力求通俗易懂，盡量不使用專業化的術語和公式，希望在輕松閱讀之余，能夠提升大家對鋰電池的認識，起到答疑解惑的用途。
作者本人不是鋰電池范疇的專家，沒有從事過鋰電池單體的技術或產品研發，但曾長期從事鋰電池的使用技術研究，因此希望站在用戶的角度，來闡述我對鋰電池的認識。一般用戶，通常把鋰電池筆直叫作鋰電池，雖然兩者并不完全等同，但鋰電池實在是當前鋰電池的絕對主體。
文中大部分的內容，都不是本人的原創，而是已經存在的知識，站在巨人的肩膀上，我們要做的僅僅是站直身體，抬起頭，世界就在我們眼前。
二、鋰電池的基本原理
1.要怎么樣選擇能量的載體
首先大家會問，為甚么選擇鋰元素作為能量載體?
好吧，雖然我們不想去回顧化學的知識，可是這個問題非得得去元素周期表找答案，好在，大家總還記得元素周期表吧?!確實不記得，我們就花一分鐘來看看下面的表吧。
要想成為好的能量載體，就要以盡可能小的體積和重量，存儲和搬運更多的能量。因此，要滿足下面幾個基本條件：
1)原子相對質量要小
2)得失電子能力要強
3)電子轉移比例要高
基于這3項基本原則，元素周期表上面的元素比下面的元素要好，左邊的元素比右邊的元素要好。初步篩選，我們只能在元素周期表的第一周期和第二周期里面去找材料：氫、氦、鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖。排除惰性氣體和氧化劑，只剩下氫、鋰、鈹、硼、碳，這5個元素。
氫元素是自然界最好的能量載體，所以氫燃料動力電池的研究一直方興未艾，代表了電池范疇一個非常有前途的方向。當然，倘若核裂變技術在將來幾十年能夠取得重大沖破，可以做到小型化甚至微型化，那么便攜式的核燃料動力電池將會有廣闊的發展空間。
接下來就是鋰了，選擇鋰元素來做電池，是基于地球當前的所有元素中，我們能夠找到的相對優解(鈹的儲量太少了，是稀有金屬中的稀有金屬)。氫燃料動力電池與鋰電池的技術路線之爭，在電動車范疇打的如火如荼，大概就是因為這兩種元素，是我們目前能夠找到的比較好的能量載體。當然，這里面還牽涉到很多的商業利益，甚至政治博弈，這些不是本文要討論的領域。
順便說一下，自然界中已經存在的，并為人類廣泛使用的能源，比如石油、天然氣、煤炭等，其緊要成分也是碳、氫、氧等元素(在元素周期表的第一周期和第二周期)。所以不管是自然的選擇，還是人類的設計，最終都是殊途同歸的。
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