【深度】碱金属电池的危与机-北极星储能网

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（1）“高能量”与“高危险”的统一属性

“高能量”与“高危险”几乎是并存的，越高能量的失控就会导致更大的灾难。地球人能够掌握的最高能量莫过于核能。一个核反应堆可持续驱动一艘航母20年而不需补充燃料，但一颗核弹的爆炸及辐射就足可以摧毁一座城市及其里面的生物。由于核能能量太高且具有辐射性，其应用主要存在于军事领域和发电。

对于电池而言，比容量相同前提下，电压高（正极越正，负极越负）则能量高，因此元素周期表中电位最负的碱金属成为了电池负极的选择。虽然其能量与核能不能相提并论，但其仍然会造成很大的危险。电位负意味着碱金属极易失去电子，与氧气和水等发生剧烈反应，燃烧甚至爆炸。

（2）碱金属电池定义

考虑到地壳储量（决定成本）与原子质量（决定比容量），碱金属中只有锂、钠、钾具有考虑价值。因此，碱金属电池一般指电池负极为金属锂、钠、钾、及其合金的电池。根据可否循环充放分为一次电池和二次电池。

（3）碱金属一次电池（只能放电）已普遍使用

虽然危险，但碱金属电池已经普遍存在我们日常生活中，一般为锂金属一次电池，举例如下：

（a）相机闪光灯所用的圆柱状AA锂电池，其拆开后可以看到大量的的锂箔，放入水中剧烈反应(图片来源：https://www.youtube.com/watch?v=BliWUHSOalU&t=58s)。

（b）心脏起搏器所搭配的“锂-碘”一次性电池，此电池可以在人体内持续供电几年至15年以上，从而免于反复手术更换电池。（图片来源：RelatedKeywords&Suggestions）

锂金属一次电池是一个庞大的家族，根据正极和电解液不同的特性应用在不同的领域，这里不再一一列举。以上两个例子说明碱金属一次性电池在良好的密闭条件下，不与外界接触可以确保是安全的，甚至可以嵌入体内。

（4）碱金属二次电池困难重重（充电过程中枝晶的产生）

电池使用一次就扔掉不仅造成使用成本很高，对环境也造成很大的污染，如果电池放电后可以充电后再次利用，那么成本就会极大的降低也更加环保。但目前碱金属二次电池却鲜有商业化。这是因为在充电过程中，碱金属的不均匀沉积生成枝晶会刺穿隔膜而造成正负极短路，瞬间释放热量，引发电池着火和爆炸。如下图（参考文献[1,2]）。

根据碱金属一次电池的普及和二次电池的困难可以看到，碱金属电池在放电时是安全的，充电是需要重点解决的问题。

原标题：碱金属电池的危与机

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