二次电池: 创造一个可充电的世界

2019年10月，约翰·古迪纳夫等3位研究锂离子电池的科学家荣获诺贝尔化学奖时，颁奖词这样描述：他们创造了一个可充电的世界。

当你把手机放下，插上充电器，等待它“满血复活”的时候，手机操作系统终可得到片刻宁静与休憩。但在微微发热的机身里，一场悄无声息的“运动”正在展开。

“运动”的主体是锂离子，“家”住电池正极，它们就像一群调皮的孩子，从“家”里“溜”出来，一头“扎”进电解液，快活地“游”过隔膜中的小缝隙，顺流而下来到负极。负极是它们的目的地，闯关成功的它们结交了新朋友，积攒了大量的快乐和能量，这便完成了充电过程。到达负极的锂离子越多，储存的电量则越足。

当你拔下充电器的那一刻，锂离子知道要回“家”了，它们与新朋友告别，原路返回，回到“家”时体力殆尽，这便是电池释放电能的过程。

概括而言，锂离子充当了电能的“搬运工”，周而复始地从正极至负极再至正极来回移动，在正、负极活性材料中进行脱嵌，将化学能和电能相互转换，从而实现了能量的存储与释放。

锂离子电池是目前备受青睐的一种新型二次电池。传统的一次电池放电完后就报废，没法再次充电，处理不当还会对环境造成污染，且内阻较大，负载能力弱，一般在小电流、间歇性放电的条件下使用，例如遥控器、无线鼠标、电子手表等。而二次电池因为可通过可逆的电化学反应实现再充电，也称为充电电池或蓄电池，可用于但不限于一次电池的领域，比如电动车、无人机以及手机、平板电脑等消费类电子产品。

与一次电池相比，二次电池已是世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是当前国际上竞相研发的热点，也是新一代信息通讯、电动汽车、储能电站与能源互联网等重大应用的关键环节。

一方面，科技不断发展、人类生活质量不断提高，另一方面，石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化，在这个双重社会背景下，市场的迫切需求使新型二次电池应运而生。其中，锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等新型二次电池备受青睐，在中国得到广泛应用，并已形成迅猛发展的产业。