近年來，電動(dòng)汽車、新能源已然成為我國重要的發(fā)展方向，電池可以稱之為該領(lǐng)域的核心技術(shù)。與此同時(shí)，市場上也存在諸多與電池相關(guān)新聞，“X分鐘X秒鐘充滿電，續(xù)航1000公里”等訊息令大眾驚奇不已。然而，從專業(yè)角度來看，我們需要慎重對(duì)待這些新奇新聞。

雖然電池技術(shù)在近幾年確有進(jìn)步，但其性能似乎距大眾期望尚遠(yuǎn)：電動(dòng)汽車所用動(dòng)力電池容量確有上升，然其續(xù)航里程卻不能令人滿意；手機(jī)方面，三星只是適度的提升其電池能量密度，加之一些管理、設(shè)計(jì)上的問題，NOTE7便遭遇了“滑鐵盧”。盡管在社會(huì)上，電池已經(jīng)成為大家寄以厚望的熱點(diǎn)，但我們必須理性地意識(shí)到：電池進(jìn)步雖有很多種可能性，但選出一條可行的路并且把它走通（產(chǎn)業(yè)化以服務(wù)社會(huì)）卻并不容易，因?yàn)檫x擇和研發(fā)都需要投入很多的精力。因此就目前鋰電池行業(yè)和廣大社會(huì)期望而言：大眾所期望的快速運(yùn)轉(zhuǎn)盡早實(shí)用的心態(tài)固然可以理解，但在產(chǎn)業(yè)實(shí)際中并不可取。因此謹(jǐn)慎選擇和篩選鋰電池技術(shù)十分重要！

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)。

在此背景下，筆者特在此介紹一些篩選鋰離子電池的基本常識(shí)，以便向廣大普通群眾進(jìn)行科普與知識(shí)宣傳。

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），它主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。

在該電池中，以充電過程為例正負(fù)極的具體反應(yīng)如下：

LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi+xe-

6C+xLi+xe-=LixC6

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4.2的充滿電最高電壓逐漸下降到3V左右，3.7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電池（例：手機(jī)）的能量密度大約是160Wh/kg左右。

能量密度對(duì)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。如果能量密度數(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)樵撔阅懿患眩ｋ姵氐幕A(chǔ)是電化學(xué)科學(xué)，而對(duì)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，如此才能知道其電壓情況，判斷其理論極限能量密度等，而且這些對(duì)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)界常識(shí)的檢驗(yàn)。筆者近來有友被推銷一種電池，然而推銷人士卻對(duì)最基本電池反應(yīng)原理三緘其口，因?yàn)椤芭滦姑堋保瑫r(shí)說出一些違反電化學(xué)基本常識(shí)的理論，因此購買與采用該技術(shù)前還是建議要做仔細(xì)調(diào)研，謹(jǐn)慎行事。就電池而言，電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是最基本信息，需要公開透明，而且這還僅僅是第一步。電池工程技術(shù)真正的壁壘在于對(duì)材料、整體結(jié)構(gòu)以及工藝的優(yōu)化。即使基礎(chǔ)原理清楚，還需考慮實(shí)現(xiàn)難度，新技術(shù)工程化的艱辛是遠(yuǎn)超出很多人想像，。近幾十年來中國工業(yè)取得如此大成就得益于技術(shù)人員的辛勤積累，不懈堅(jiān)持與嚴(yán)謹(jǐn)鉆研。中國的電池工業(yè)能有目前的成就，同樣離不開腳踏實(shí)地的實(shí)干精神和在工業(yè)工程化中的辛勤探索。

故而請(qǐng)?jiān)试S筆者再次引申，此前對(duì)“石墨烯（基）（鋰離子）電池”、“石墨烯增強(qiáng)（鋰離子）電池”“石墨烯輔助（鋰離子）電池”的質(zhì)疑已有諸多分析（只限于鋰電池，并沒有涉及鉛酸等其它技術(shù)）。

在此再次強(qiáng)調(diào)：石墨烯用于鋰電池，只能做負(fù)極活性材料和導(dǎo)電添加劑。做負(fù)極材料其成本高，體積密度低，首次效率極低，使用中會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化（Re-stacking），成本頗高，基本無可能性；而當(dāng)作導(dǎo)電添加劑，其與其它碳系材料兄弟競爭，并無明顯優(yōu)勢(shì)，又面臨工程中分散等一系列實(shí)際問題。實(shí)際上，現(xiàn)今市場中各種石墨烯電池技術(shù)，幾乎很少有人愿意將自己電化學(xué)反應(yīng)方程式明確公開地寫出，從而讓同行站在科學(xué)的角度去檢驗(yàn)。其中緣由，值得思考。