小金属的大“锂”想

本刊综合

从智能手机、笔记本电脑等电子产品，到电动车、风能和太阳能等大型储能装置，锂电池成为我们生活中不可或缺的“能量源”。作为动力电池的核心原材料，“锂”有着“白色石油”的美誉，在日常生活中扮演着越来越重要的角色。

以药品“出道”

从石器时代、铁器时代到蒸汽时代、电气时代，人类在聚集和融合中进行信息的积累与交互，人类文明的发展史和进步史，也是人类对矿物的发现和深入应用的表现。

1800年，巴西矿物学家何塞·安德拉达在瑞典旅行时第一次发现了锂矿石——透锂长石。这种矿物在火上烧制时，火焰呈现强烈的深红色，十分特别。1817年，瑞典化学家约翰·奥古斯特·阿夫维森在这种矿石中检测到一种与钾、钠性质类似的金属元素，后来，这种元素被命名为锂。

锂是标准条件下密度最小的金属，由于其化学性质过于活泼，一般都以化合物的形式存在。1821年，科学家成功提纯出锂单质，其质地柔软，一般被封在固体石蜡、凡士林中，或者封于惰性气体中保存。19世纪50年代，人们发现锂能帮助人体溶解从肾脏中分离出来的尿酸晶体，开始将其作为药物使用。20世纪中期，锂被推广用来辅助治疗躁狂症。随着锂单质提取工艺的进一步精进，这种以药品“出道”的物质逐渐在冶金工业上崭露头角。

“工业味精”用途广

锂的超强电化学活性在原子能工业中起到重要作用，通过热核反应1千克锂释放的能量相当于燃烧2万吨优质煤释放的能量。

锂在军事和核工业上的应用，催生了第一次大规模工业化生产，使其成为一种极为重要的战略物资。

在玻璃及陶瓷行业，锂作为助熔剂能有效降低二氧化硅的熔点，并提升玻璃及陶瓷釉面的耐熱、耐磨性能；在冶炼工业中，锂不仅可以用作助熔剂，还能用作吸附剂和脱硫剂；在航空航天领域，添加了锂的铝合金材质更轻、更硬……锂及其化合物凭借“轻”“软”和“高能量”的特点在众多领域有着广泛应用，被誉为“工业味精”。

无“锂”寸步难行

20世纪70年代末期，锂电池问世，最初的锂电池并不能充电后循环使用。后来，科学家研制出可充电的锂金属电池，它的循环寿命可达1000次以上且循环衰减较小。锂离子充当电能的“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，实现了能量的存储与释放。

2019年，诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。他们“改变”了锂电池，而锂电池正改变着世界。

近年来，伴随着电动汽车的兴起，以及可再生能源发电对大规模储能装置的迫切需求，开发安全、大容量、大功率和长寿命的锂离子电池将成为今后研究的重点。未来，我们或将生活在一个无“锂”寸步难行的世界。

（栏目编辑  方郁芝）