一、特斯拉的鋰電池夢想有多大
美國的電動汽車制造商特斯拉（Tesla）正在內(nèi)華達(dá)州興建一座巨型電池工廠：Gigafactory，為其電動汽車提供電力。設(shè)計年產(chǎn)量50GW.h。預(yù)計2017年投產(chǎn)，2020年達(dá)產(chǎn)。
50GW.h是什么意思?就是電池的總功率，就是相當(dāng)于50臺100兆瓦的發(fā)電機組的容量。即使效率較高的電廠，也相當(dāng)于每個小時耗標(biāo)準(zhǔn)煤一萬五千噸。所以說50GW.h的容量是一個相當(dāng)大的規(guī)模。
這種電池采用的是鋰電池技術(shù)，跟我們手機和筆記本電腦里用的電池是一個樣，只是用在汽車上功率和電壓不同，需要許多節(jié)電池來串聯(lián)（滿足電壓）和并聯(lián)使用（滿足電流和功率）。
再具體一點，特斯拉目前采用的是日本松下（Panasonic）18650型號的鈷酸鋰電池技術(shù)。特斯拉Model 3還擬采用電功率密度更高的20700鈷酸鋰電池。
不管使用什么型號，只要是鋰電池就要用鋰，這是怎么也繞不過去的。而這卻是一個坎兒。
二、鋰電池的分類
實際上鋰電池有兩種，一種可以是真正的鋰電池，叫作鋰原電池，用鋰金屬做成，一次使用，不能再充。還有一種就是鋰聚合物電池，叫作鋰離子電池。我們通常使用的就是后者，可充電。本文的鋰電池都是指鋰離子電池。
鋰電池主要有四大組件：正極，負(fù)極，電解液和隔膜。正極是由鋰晶體組成的，電解液里也有鋰。隔膜把正負(fù)極隔開。當(dāng)充電的時候，鋰離子就會在電解液力穿過隔膜從一邊到另外一邊，放電的時候就又回來。正負(fù)極就相當(dāng)于房子，鋰離子就在充電和放電中來回搬家。
鋰離子電池結(jié)構(gòu)
鋰離子的質(zhì)量好壞，就取決于這房子的好壞。如果鋰離子兩邊走的時候，房子倒了一些，或者把鋰?yán)渔i住出不去了，你的電池就使用時間不長。如果房子一直完好，就可以反復(fù)充電下去而不減少容量。
當(dāng)然這個房子的比喻只是一個方面，如果鋰離子在游蕩的過程中產(chǎn)生熱，就會存在安全問題。如果隔膜破裂就會出現(xiàn)短路問題等等等等。
鋰電池的原理很簡單，制作工藝也不復(fù)雜。一個研究生在實驗室里，有一個手套箱一個馬弗爐再加上一些鍋碗瓢盆就可以自制鋰電池。
鋰電池易做，但是鋰電池要做好，卻是十分困難的事情。這就像炒菜，原材料要好，火候等都重要。這里只說原材料中最關(guān)鍵的一種：鋰原材料。
三、鋰從哪里來？
鋰電池中的正極和電解液都需要鋰，其中正極用的鋰最多。正極材料有很多種，比如鎳鋰，鑷鈷鋰，錳鋰和磷酸鋰鐵等。什么樣的正極材料就叫什么電池。比如特斯拉用的鈷酸鋰電池就是用鈷酸鋰LiCoO2為正極材料。
正極材料中的鋰主要來自兩種產(chǎn)品：碳酸鋰和氫氧化鋰。目前，碳酸鋰占多數(shù)，氫氧化鋰占少數(shù)。但特斯拉用的鈷酸鋰正極卻是采用氫氧化鋰工藝，所以氫氧化鋰在最近開始走俏。
碳酸鋰和氫氧化鋰的上游原材料有兩種：一種是鋰輝石（spodumene），一種氧化鋰含量在8%的硅鋁鋰晶體礦石。還有一種是鹽湖中的鹵水（brine）。鋰不是什么稀缺金屬，到處都有。海水里就有，但濃度太低。美洲還有鋰粘土，目前還處于研發(fā)階段。有經(jīng)濟開采價值而且有商業(yè)運行經(jīng)驗的就只有鋰輝石和鹽湖鹵水這兩種。
鋰輝石
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