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“能源容器”的科技密码（瞰前沿）

在锂离子电池当中，锂元素是以化合物的形式嵌入在多层结构的正、负极当中的，大多数情况下为+1价，即锂离子状态。它的工作原理“脱嵌反应”，就像图书馆的“书籍借还”系统：锂离子在电池的正负极之间来回穿梭，充电时从正极书架搬到负极书柜（从正极脱出、向负极嵌入），放电时又原路返回（从负极脱出、向正极嵌入）。中间的电解质如同图书管理员，确保搬运过程井然有序。更神奇的是，电池内部自带充当“防盗门”的界面保护膜（SEI膜），让这些“能量书籍”能够长期稳定保存。能够以高能形式长期稳定工作，是锂离子电池在储能领域脱颖而出的根本原因。

锂离子电池还具有成本低廉的优势。其正极采用过渡金属元素的氧化物，在地壳中的储量较大；其负极采用常见的石墨材料，同样成本较低。在汽车领域，锂离子电池的制造成本已经能够与内燃机动力系统相竞争。按照百公里用电量20千瓦时计算，电池充电仅需要20元左右；而按照油价计算，百公里油耗成本可能超过50元。2024年我国新能源汽车月销量占比首次超过燃油车，标志着新能源车正成为市场主流，这也是全球汽车行业转型升级的重要里程碑。

当前，锂离子电池在消费类电子领域应用已趋于成熟，相关产品更新换代较快，因此对电池寿命的要求并不高。科研攻关的主要方向，在于如何提高比能量、比功率，以延长电子产品的续航时间，提升充电速度。对此，科学家们正在研究采用石墨掺硅的方式获得更高的电池比能量，同时在电极材料中增加高导电、导离子材料，以提升电池的充电速度。

2025 03/29 05:30 人民资讯 明珠号

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