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100多年前的电动汽车用的是古老传统的蓄电池作为能量存储介质，后来随着科学技术的进步，电池技术也在发展，虽然谈不上“飞速”。镍氢电池成功地取代了传统铅酸电池，却因为存在严重的“记忆效应”而无法委以重任。 再后来，如今已接近百岁高领的John B. Goodenough教授在上世纪80现代初发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。此研究给锂电池开了一闪通往全新时代的大门，因此John B. Goodenough教授也被称为“锂电池之父”。 1982年伊利诺伊理工大学（比我国的所谓电子TOP-3牛叉很多倍）的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此这一发现如同深水炸弹一样将那些潜水的研究者和团队炸出了水面，一大堆的研究成果在之后的几年内如火山爆发一样地被曝光。 1983年Goodenough教授（我更觉得他是“教父”）和他的小伙伴M.Thackeray等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。 1989年，“教父”Goodenough再次出手，联合他的同伴A.Manthiram发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压……首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功之后，1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。 1996年“教父”Goodenough 又回来了，与技术伙伴Padhi一起发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。汽车动力电池也开始进入“磷酸锂铁”时代。 锂离子电池没有“记忆效应”，能量密度、功率密度指标出色，因此随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池得到广泛应用。但是可能锂电池的前景不会太好了。为啥会这样说呢？锂电池不是用的好好的么？虽说不完美，但好歹是眼下最好的电池。怎么可能会走到尽头了呢？ 我确实没说错，而且知道锂电池走到尽头的真正原因，只是说出来之后大家会瞬间傻眼：巧妇难为无米之炊：锂矿不多了！据国际能源署（International Energy Agency）新近发布的报告显示，预计到2020年，全球电动车数量或将达到900万-2000万辆；截止至2025年，全球电动车数量或将达到4000万辆至7000万辆，届时电动车的实际数量视相关国家政策而定。 随着制造商、用户对电动车需求的不断提升，锂电池产量很可能难以为继，无法满足不断增长的产品需求。因为锂的价格较为昂贵，矿产资源有限，全球只有几处有锂矿。锂在自然界中主要存在于锂矿石、盐湖锂和锂云母中。 矿物锂开采工艺成熟简单，是目前主要的锂矿物开采手段；而盐湖锂含锂量比陆地锂矿巨大的多，可眼下开采工艺却跟不上。否则卤水锂提取可以获得巨量的锂物质。而且卤水盐湖锂也就分布在某几个国家（分布极不均匀），开发起来还涉及很多政治因素。 在科学家们的努力下，想到“以钠代锂”，采用钠材料作为电池的正极材料，则有望减少电动车的电池成本，因为钠的价格相对较便宜，且储量富足，压根就不存在矿产不足的问题，完全可以从海水中提取。（食盐就是氯化钠） 遗憾的是，尽管钠离子电池解决了锂电池的原料来源问题，但钠的能量密度要比锂低20%。这意味着钠离子电池的能量密度会不如锂电池。另外钠离子电池的寿命远短于锂电池。目前为了解决和改善这些问题，诸如丰田这样的超级大企业也投入到钠离子电池的改善工作中了，我国更是拿出了寿命长于锂电池的全新钠离子产品。 |
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