當(dāng)代生活已經(jīng)離不開各種便攜電子設(shè)備，而這些設(shè)備都離不開電池，并且大部分都是鋰離子電池。

相比其他材料，鋰有什么特殊之處？鋰離子電池是如何工作的？

電池分為正極、負(fù)極、電解質(zhì)三部分，通常靠氧化還原反應(yīng)出現(xiàn)電。

這是我們今天常見的鉛酸蓄電池，塑料外殼里通常有六個單體電池串聯(lián)而成，每個單體電池的正負(fù)極都有多個板片互相緊密穿插。

其中正極是二氧化鉛，負(fù)極是鉛，而稀硫酸電解質(zhì)中則含有硫酸氫根離子和氫離子。

放電時，負(fù)極的鉛會被電解質(zhì)里的硫酸氫根離子氧化，生成硫酸鉛和氫離子并放出電子。

電子經(jīng)外部電路出現(xiàn)電流，并繼續(xù)和正極的二氧化鉛，以及電解質(zhì)里的硫酸氫根離子、氫離子還原生成硫酸鉛和水。

正負(fù)極間有一片多孔隔膜，多為塑料材質(zhì)，可以允許離子穿過但不能導(dǎo)電，防止兩極直接接觸造成短路。

要注意，蓄電池放電的過程在充電時是可逆的，所以能重復(fù)使用。

容量是人們最關(guān)心的電池參數(shù)，取決于正負(fù)極物質(zhì)的比容量。

比如在鉛酸蓄電池中，1mol的鉛，約6.02×10²³個鉛原子，被氧化時會放出2mol電子，約53600mAh的電。

1mol鉛重207g，把電量除以重量就得到鉛的比容量約為259mAh/g。

比容量越大，就能以越少的質(zhì)量獲取越多電量，鋰正是因為比容量高達(dá)3861mAh/g，所以成為目前最常用的電池材料。

但是直接把鋰作為電極的充電電池有一個致命的缺陷。

放電時，鋰會被氧化成離子進(jìn)入電解質(zhì)，充電時，這些離子會再沉積到鋰的表面。但是這種沉積不均勻，會出現(xiàn)枝晶，枝晶過長就會折斷，不再參與反應(yīng)，降低電池容量。

而且枝晶有可能刺破正負(fù)極之間的隔膜，導(dǎo)致短路，讓電池著火甚至爆炸

為了解決這個問題，索尼在1991年推出了鋰離子電池。

鋰不作為電極，而是重要基于電化學(xué)的嵌入/脫嵌反應(yīng)變成離子在正負(fù)極間移動。

以鈷酸鋰離子電池為例，放電時，鋰從石墨負(fù)極脫嵌變?yōu)殡x子，并放出電子，接著鋰離子經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極的鈷酸鋰，充電則相反。

鋰離子電池的關(guān)鍵在于正負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)必須帶有空隙，允許鋰離子嵌入或脫嵌。石墨就憑借帶有空隙的層狀結(jié)構(gòu)且價格低廉成為鋰離子電池最通用的負(fù)極材料。

所以，正極采用什么材料就成了當(dāng)今不同類型鋰離子電池最大的差別。

傳統(tǒng)的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等，但是各自存在比容量較低、安全性差、成本高等不足。

一旦用在電動汽車這類大型用電設(shè)備上，性能就捉襟見肘。

于是，綜合不同物質(zhì)優(yōu)勢的三元材料出現(xiàn)了。其中NCA鎳鈷鋁酸鋰和NCM鎳鈷錳酸鋰的性能就相對出眾且平衡。

國產(chǎn)電動汽車中，有的出于成本考慮還在使用磷酸鐵鋰，當(dāng)然也有以性能優(yōu)先的品牌比如前途汽車在開創(chuàng)初期就把高性能的NCM作為電池材料的首選。

目前電動汽車的電池重要有圓柱形、方殼形和軟包形三種構(gòu)型。

以前途汽車使用的軟包形為例，通過使用鋁塑包裝膜作為包裝材料，大大減輕了電池的重量。相比圓柱形排列時無法防止的空隙，軟包形的空間利用率更高。

此外，輕薄的軟包形電池散熱面積更大，更加有利于汽車電池模塊的溫度管理。

前途K50的電池模塊稱為RESS可再充電能量儲存系統(tǒng)，由10個標(biāo)準(zhǔn)電池箱、BMS和熱管理系統(tǒng)組成，

每個標(biāo)準(zhǔn)電池箱有60個電芯，總?cè)萘?8.84kWh，綜合工況續(xù)航里程超過380公里，60km/h等速續(xù)航里程超過510公里。

滿載情況下，百公里加速時間小于4.6秒，性能表現(xiàn)媲美保時捷911、雷克薩斯LC等百萬級跑車。

作為國內(nèi)首款量產(chǎn)純電動跑車，前途K50通過對鋰離子電池的出色應(yīng)用，無疑為當(dāng)代生活在手機、電腦之外又供應(yīng)了一種新的可能性。