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　　靠譜的鋰電池技術(shù)如何篩選

　　眾所周知，鋰離子電池具有良好的綜合性能，是消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車甚至儲(chǔ)能行業(yè)的主力軍，近年來社會(huì)及專業(yè)人士對(duì)其期望值也很高。目前，市場上存在多種鋰離子電池技術(shù)，這在某種程度上極大地吸引了投資人、各地政府的注意力。但值得注意之是：這些技術(shù)整體來說良莠不齊，不乏以下情況：有些包裝很好，實(shí)際技術(shù)先進(jìn)性卻是大大的問號(hào)。

　　一、什么是鋰離子電池?其工作原理為何?

　　鋰離子電池是一種二次電池(即可反復(fù)充放電的電池)，它重要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+(鋰離子)在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，因?yàn)殇囯x子在正極和負(fù)極材料中儲(chǔ)存時(shí)能量不同，而該能量差就是鋰離子電池能存儲(chǔ)/釋放的電量：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，正極處于脫鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。下圖就是鋰離子電池工作的典型示意圖，其使用的反應(yīng)體系為最經(jīng)典的鈷酸鋰正極-石墨負(fù)極。

　　因?yàn)椴牧媳倔w的性質(zhì)局限，在正極的反應(yīng)過程中，鈷酸鋰一般情況下只能脫出0.5個(gè)鋰離子，再多則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌損壞，因此一般情況下鈷酸鋰的理論容量上限只有140mAh/g左右，而負(fù)極石墨的理論密度為360mAh/g。再加上鈷酸鋰的放電的平均電壓為3.7V(實(shí)際上是從4.2V的充滿電最高電壓逐漸下降到3V左右，3.7V為平均值)，同時(shí)，考慮到石墨負(fù)極很低的電位值，以及電池中各種其它元件的占比，最后可以得到我們用的鋰離子電池(例：手機(jī))的能量密度大約是160Wh/kg左右。

　　能量密度關(guān)于各種電池都是最為基礎(chǔ)的核心參數(shù)，必須而且應(yīng)該是公開透明數(shù)據(jù)。然目前常用鋰離子電池中，由于取決材料、技術(shù)體系不同，能量密度可以從幾十(比如鈦酸鋰)到200Wh/kg左右。一旦這個(gè)數(shù)值極高(或極低)，就值得重點(diǎn)關(guān)注了：一方面，在技術(shù)人員的努力下，做出了較高的能量密度，可能技術(shù)上有突破，值得慶祝;另一方面，不排除有部分人士商家存在性能夸大現(xiàn)象。假如能量密度數(shù)據(jù)不輕易標(biāo)出，則消費(fèi)者購買/投資人投資前就需謹(jǐn)慎思考(因?yàn)橹?jǐn)慎推測：不愿意標(biāo)注的多半是因?yàn)樵撔阅懿患?。電池的基礎(chǔ)是電化學(xué)科學(xué)，而關(guān)于這一領(lǐng)域，有一個(gè)樸素但是最為基本的原理：任何一種電池，其存儲(chǔ)能量的機(jī)理均需寫出一個(gè)相應(yīng)的電化反應(yīng)方程式，如此才能了解其電壓情況，判斷其理論極限能量密度等，而且這些關(guān)于電池而言都只是最基本信息。不論此電池技術(shù)有多新(或只是相關(guān)人士所說的新)，其原理都必須能寫成化學(xué)方程式，落實(shí)在紙面上，如此才可以經(jīng)得起學(xué)界、工業(yè)界常識(shí)的檢驗(yàn)。

　　二、起名很重要就名字關(guān)注是否具有可靠性

　　起名很重要擁有朗朗上口名字的技術(shù)，利于被記憶與傳播。市場中存在諸多的石墨烯電池均按照此方式傳播，重要優(yōu)點(diǎn)其實(shí)是也是便于記憶。相比之下三元鋰離子電池、硅負(fù)極電池就顯得較為稀松平常。加強(qiáng)傳播性固然重要，但如若該名字喧賓奪主，掩蓋或者扭曲自己真正核心和競爭力的技術(shù)，那就在一定程度上有名不副實(shí)的問題。實(shí)際上，鋰離子電池命名在行業(yè)內(nèi)一般都有通用規(guī)則的，在這里可作簡單介紹：

　　1)以最重要的組元來命名，由于鋰離子電池中正極材料往往是鋰離子電池中能量密度最重要的決定環(huán)節(jié)，因此以其命名情況最多。比如磷酸鐵鋰離子電池、三元電池、鈷酸鋰離子電池等。隨著近年來的技術(shù)發(fā)展，一些高性能的負(fù)極材料已經(jīng)登場或正在登場，因此鈦酸鋰離子電池、包括以后的硅負(fù)極(電池)命名也是合理的。同理，此原則相較其它體系的電池也適用，比如鎳氫、鉛酸等，幾乎是電池名就可以初步概括核心反應(yīng)。在這里我們要強(qiáng)調(diào)：加了一點(diǎn)石墨烯的鋰離子電池不可以稱之為石墨烯電池，加了一點(diǎn)石墨烯的鋰空氣電池也不能稱作石墨烯電池。這就如同加了味精的魚香肉絲還是只被視為魚香肉絲相同。當(dāng)然，假如加入石墨烯確實(shí)強(qiáng)化了性能，那么所強(qiáng)化的性能是要舉證效果的，如此才能令科研與工業(yè)界信服。

　　2)以反應(yīng)機(jī)理/特點(diǎn)來命名，最為典型的是液流電池。液流電池是以液態(tài)存在的正負(fù)極物質(zhì)，用隔膜分隔在不同腔體中，利用泵將其輸送到隔膜界面處進(jìn)行電化學(xué)發(fā)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)或釋放的電池。就通俗視角來看，可以理解為液流電池就是幾個(gè)化工用的罐子，通過泵將反應(yīng)液體輸送到界面處反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電流存放。這樣的電池能量密度很低，只有幾十Wh/kg，僅適合于工業(yè)固定儲(chǔ)能，幾乎無法使用在汽車上。因?yàn)橐毫麟姵刂锈C體系相對(duì)成熟，有時(shí)也會(huì)稱之為釩電池。此前一則新聞表示，釩電池使用在汽車上，市場規(guī)模萬億，續(xù)航里程N(yùn)公里。就專業(yè)角度而言，該訊息存在虛假之嫌。當(dāng)然，筆者沒有否定釩液流電池之意：這類電池壽命長，因此在場地條件寬松的儲(chǔ)能應(yīng)用場景會(huì)有自己獨(dú)特的優(yōu)勢。

　　初步小結(jié)：電池或以重要組元命名，或以反應(yīng)機(jī)理和特點(diǎn)命名，簡言之，必須是以其最為核心的組成部分或是其最有代表性的特點(diǎn)來命名。一旦脫離了此類原則命名方式，背后就有可能暗藏玄機(jī)：也許存在借時(shí)下流行概念加工包裝之意，也許可能是對(duì)其技術(shù)實(shí)質(zhì)的一種掩蓋。因此筆者建議大眾，當(dāng)見到一些專業(yè)而時(shí)尚的電池名字時(shí)，要慧眼如炬，從命名開始刨根問底。

　　三、報(bào)喜不報(bào)憂的宣傳手法，你應(yīng)該注意什么?

　　近來，諸多電池在其宣傳材料中夸大事實(shí)，例如充一次電工作兩天，能量密度1000Wh/kg，性能提高了50%，壽命X年等，普通人可能很容易輕易相信。但實(shí)踐檢驗(yàn)之后很多人或許會(huì)發(fā)現(xiàn)，此類電池技術(shù)實(shí)際運(yùn)用起來卻并沒有廣告語中說的那樣神奇。那么如何從根源上篩選電池?

　　簡單判據(jù)：許多公司宣傳自己，推崇報(bào)喜不報(bào)優(yōu)，即10個(gè)非常重要的核心性能只標(biāo)注5個(gè)，孰不知另外的5個(gè)性能可能還不如行業(yè)平均值關(guān)于任何一款工程應(yīng)用的技術(shù)而言，產(chǎn)品的各方面性能都應(yīng)該達(dá)到基本的及格線，否則無法實(shí)際使用。因此假如做出的電池某個(gè)性能確實(shí)很好，公司一定會(huì)積極報(bào)道，但假如不主動(dòng)標(biāo)注，則很有可能該性能做的還不夠優(yōu)質(zhì)。

　　因此建議對(duì)電池在實(shí)用中的每一個(gè)可能涉及到的性能都要進(jìn)行深究。假如技術(shù)供應(yīng)商對(duì)這些性能推諉不透露，則該方面的特性很有可能存在短板。筆者認(rèn)為，尤其要關(guān)注一種電池重點(diǎn)宣傳的性能相對(duì)對(duì)立方面的性能，比如快充電池需知曉其能量密度，能量型電池需知曉其功率密度、壽命，尤其是體積相關(guān)的密度參數(shù)，如此或?qū)⒔档唾I到不符實(shí)產(chǎn)品概率，最差也能與其討價(jià)還價(jià)一番。

　　該規(guī)格表中信息很全，電池的容量、功率、內(nèi)阻，尺寸等信息都已給出。而一般而言，一款電池產(chǎn)品，一般都要介紹其質(zhì)量能量密度、體積能量密度、質(zhì)量功率密度、體積功率密度，壽命、電壓、成本(價(jià)格信息可能不會(huì)放在宣傳冊(cè)中)、適用環(huán)境、安全性。在這里要強(qiáng)調(diào)一下：1)體積能量密度非常重要，同樣質(zhì)量、能量的一塊電池，假如體積特別大，完全塞不進(jìn)入實(shí)際的服役空間中去的話，也是無法使用的。而手機(jī)恰恰是因?yàn)轶w積空間小，因此采用的更多的是體積能量密度最高的鈷酸鋰離子電池。2)功率密度通俗來講，就是快充相關(guān)的特性，此處需強(qiáng)調(diào)，筆者認(rèn)為電池本體性能是否足夠好，對(duì)快充的貢獻(xiàn)占比一半以上，相比之下電控等環(huán)節(jié)要稍微小一些。功率密度與快充的分析見前文：《光說幾分鐘充滿,其它性能都不說的快充技術(shù),都是耍流氓》，光說幾分鐘充滿,其它性能都不說的快充技術(shù),都是耍流氓

　　四、甄別兩種宣傳策略

　　其一：性能提升XX%。這個(gè)可以說有意義，但也可以說沒有意義，因?yàn)樘嵘容^參照物的解釋權(quán)是在廠家手里廠家可以制作一個(gè)性能很差沒做好的樣品作對(duì)照樣品科研人員對(duì)此流程非常熟悉。因此關(guān)鍵不在于廠家的提升相對(duì)幅度，而在于其性能的絕對(duì)值例如XX強(qiáng)化磷酸鐵鋰離子電池能量密度提升35%可以實(shí)際求證，基礎(chǔ)/提升后的能量密度數(shù)值到底分別是多少?100Wh/kg?130Wh/kg?。

　　其二：續(xù)航多少公里、待機(jī)X天。這是科學(xué)上不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)方式，建議大眾不要輕信此類數(shù)據(jù)，更多關(guān)注在以上所述電池本體的硬指標(biāo)，原因如下：

　　?續(xù)航X公里，可以基于馱一車電池方法，通過堆砌大量電池來最大化續(xù)航，但是這與電動(dòng)汽車實(shí)際服役中載人載貨情況截然不同，因此最多是僅供參考(并且新一版電動(dòng)汽車規(guī)范里面已經(jīng)開始規(guī)定電池占整車重量比)。

　　?而待機(jī)X天與正常使用的耗電也不同：待機(jī)測試條件如何?是否要開開省電模式?要不要關(guān)閉WIFI功能?這些要素一般都不能提及。在民間做此類非嚴(yán)謹(jǐn)測試還可以，但如若上升至地方產(chǎn)業(yè)投資，涉及大量金額、人力的投入，用如此感性詞語為一個(gè)地區(qū)的發(fā)展做政策指引，繼而投入千萬上億的資金，實(shí)屬輕率。