锂离子电池:入门级

从汽车到手机，以及介于两者之间的一切，锂离子为当今使用的大量技术提供动力。然而，在公共领域，人们对锂离子技术存在错误信息、恐惧和困惑，还有许多悬而未决的问题。锂离子的化学性质有哪些不同类型?它们的用途是什么?安全吗?锂离子怎么可能同时为我们的手机和汽车提供动力呢?

用“锂离子”来描述电池类似于用“燃料”来描述可燃气体和液体。燃料可以描述汽油、柴油、天然气、丙烷和其他类似的气体或液体。然而，我们大多数人都明白，你不会把柴油放进汽油发动机里。就像每种石油燃料适用于不同的用途一样，每种锂离子的化学配方也适用于不同的用途。

传统上，电池是根据其化学性质命名的，比如汽车的铅酸电池和手电筒的锌电池。但是，当第一个锂离子化学物质在20世纪90年代进入市场时，制造商以电池运行的独特物理来命名它，而不是过去的传统化学命名。

七种锂离子

目前市场上的锂电池总共有7种基本类型:磷酸铁锂、镍锰钴、镍钴铝、锂钛氧化物、锂锰氧化物、锂钴氧化物和锂镍钴氧化物。

每一种独特的化学成分都有其独特的性能和理想的用途。这些因素包括能量密度、吸收和释放能量的速度、它们在一段时间内保持能量的能力、化学组成的稳定性等等。

最常见的化学物质之一是磷酸铁锂(LiFePO4)，也称为LFP。作为消费者最容易接触到的锂离子化学物质，LFP经常被用作传统铅酸电池的替代品，并用于大量的消费电子设备。许多讨论锂离子工作的DIY文章和视频都假设LFP是锂离子化学的唯一类型。

锂离子的安全性

说到先进的储能技术，安全是重中之重。随着技术的进步，我们看待“安全”事物的方式也需要演变。例如，美国消防管理局国家消防数据中心在2016年估计，在消防部门应对的所有火灾中，1/8是公路车辆火灾。这相当于每年有超过20万辆汽车起火(大多数是内燃)，但绝大多数美国人每天都在驾驶它们。

到目前为止，汽油的能量密度是市面上最好的锂离子化学物质的30倍左右，但我们在交通运输中严重依赖它。安全性不仅仅是由化学物质来定义的:整个系统的设计决定了任何系统的安全性和性能，这就是为什么我们都能舒服地驾驶着座位下有14加仑潜在爆炸性燃料的原因。同样的基于系统的安全设计也适用于锂离子化学。

由于LFP电池在市场上很常见，消费者习惯于相信LFP电池是最安全的锂离子电池。然而，如前所述，安全不仅仅是化学反应。美国历史上最大规模的召回之一发生在2016年，起因是lfp动力悬浮滑板的电池故障。这些设计糟糕的电池过热导致起火，对消费者构成了重大风险。

被召回的悬浮滑板等产品设计不佳，无法安全控制和管理电池的化学成分。决定产品安全性的不仅仅是能源化学成分，而是整个系统的设计。只要锂离子产品设计合理，它们就和非锂离子产品一样安全，甚至更安全。

继续教育

随着世界继续将锂离子作为所有电力应用的先进能源解决方案，对该技术的化学性质、用途和局限性进行持续的教育至关重要。

本文由Volta Power Systems创始人兼首席执行官杰克·约翰逊(Jack Johnson)撰写。这篇文章最初发表在2月份的《柴油进步》杂志上，作为《新动力进步》增刊的一部分。