电池革命，如何改变人们生活？

《青年问青年说》由北京市科学技术协会、中国青年报社联合出品。

2022年，工信部发布动力电池产业发展指数，在动力电池产业发展指数的全球指数中，排名前三的分别来自中国、韩国和日本。

2022年，江苏南京一小区车棚起火，电动车的电池接连爆燃，对当地居民安全造成重大影响。

在碳达峰碳中和目标引领下，我国锂离子电池产业实现高速增长。2022年上半年全国锂离子电池产量超过280GWh，同比增长150%，全行业收入突破4800亿元。2022年1-10月全国锂电产品出口同比增长87%。

从日常使用的手机、电脑再到电动车、新能源汽车，电池在我们的日常生活中发挥着重要的作用。那么“电池革命”如何影响我们未来的生活？新型电池未来会应用在哪些方面？

大学生林燕萍通过《青年问青年说》提了一个问题：电池为什么会突然发生爆炸？怎么防止电池爆炸？

针对这个问题，北京化工大学化学工程学院副教授、北京市科协青年人才托举工程入选者张秀玲认为，电动车发生爆炸和起火是由热失控导致的。热失控发生的原因主要有过热、过充、内短路等。电池热失控一般从电池电芯内的负极SEI膜分解开始，继而隔膜开始熔化，导致负极与电解液发生反应，随之正极和电解液都会发生分解，造成电解液燃烧，引起严重的热失控，进而发生车的爆炸和起火。

“热失控主要与电池体系以及电池结构有很大关系。”张秀玲介绍。

目前在提高电池安全性上主要有三个方面的突破：第一，开发安全性高的新的电池体系，如水系锂/钠储能电池，避免有机电解液使用；第二，使用固态电解质代替有机电解液，避免液体泄漏和电池短路；第三，开发刀片结构电池和电堆，避免热失控的连环反应。

大学生林燕萍继续追问了一个问题：手机和电脑的电池待机时间较短，续航能力比较弱，有哪些新型电池有更高的“电力”？

在张秀玲看来，目前我们所使用的手机、电脑等电子设备的电池主要以钴酸锂、磷酸铁锂为正极、石墨为负极的锂离子电池，它们的容量密度主要在120-140 mAh/g，充一次电可以使用2-3个小时。目前开发的新型电池如液态金属电池、金属-空气电池、锂金属电池、锂硫电池都具有非常高的能量密度。锂-二氧化碳电池具有1876Wh/kg的能量密度，续航能力是钴酸锂电池的15倍。

让大学生郝园园疑惑的是：为什么茄子、芋头等植物甚至是细菌可以做成电池？

张秀玲解释，茄子、芋头、海藻等植物含有很多的微生物。部分微生物是有益的产电菌，可以进行产电，因此能做成微生物燃料电池。

微生物燃料电池是以微生物作为生物催化剂，通过微生物的代谢将有机物降解，产生电子和质子。电子到达阳极表面后，经由外电路到达阴极，所产生的质子经过质子交换膜到达阴极，最后在阴极电子受体。电子、质子发生反应，生成最终产物，产生电能。微生物燃料电池既可以降解水中有机污染物，达到净化环境的目的，又能够产生清洁电能，从而获得电力。

未来，微生物燃料电池将大有用途。

张秀玲提到，微生物燃料电池可以利用海底污泥、尿液、植物等发电，可以作为水下低功率监测仪器的供电电源，如水下小型电子装置和检测仪器，保证它们的连续长期工作，甚至还可以通过尿液发电为偏远地区和寒冷地区提供照明。此外，金属-空气电池以空气中氧气作为原料，具有能量密度高、安全性好等特点，可以作为军需备用电池和移动电源用于军事行动以及作为可弯曲柔性电源用于可穿戴设备等。

大学生赵武政向专家提了一个问题：我国一直在倡导碳达峰碳中和，未来能源的方向是什么，将会给我们的生活带来什么样的改变？

张秀玲认为，为了实现碳达峰和碳中和的目标，我们需要大力发展可再生能源和低碳技术，降低化石能源的比重，通过技术革命和新的生产工艺提高传统煤化工的使用效率。因此，未来能源将更加倾向于风能、氢能、太阳能等绿色能源技术，将在电网、交通、智慧可穿戴等领域发生重大变革。

“未来道路上可能会有自动驾驶汽车、空中飞行汽车，家里将会有绿色智慧家居和全自动智能电器。”张秀玲说。

微信编辑：杨洁

记者：杨洁 梁艳

美编：王忻媛