《青年問青年說》由北京市科學技術協會、中國青年報社聯合出品。

2022年，工信部發布動力電池產業發展指數，在動力電池產業發展指數的全球指數中，排名前三的分別來自中國、韓國和日本。

2022年，江蘇南京一小區車棚起火，電動車的電池接連爆燃，對當地居民安全造成重大影響。

在碳達峰碳中和目標引領下，我國鋰離子電池產業實現高速增長。2022年上半年全國鋰離子電池產量超過280GWh，同比增長150%，全行業收入突破4800億元。2022年1-10月全國鋰電產品出口同比增長87%。

從日常使用的手機、電腦再到電動車、新能源汽車，電池在我們的日常生活中發揮著重要的作用。那么“電池革命”如何影響我們未來的生活？新型電池未來會應用在哪些方面？

大學生林燕萍通過《青年問青年說》提了一個問題：電池為什么會突然發生爆炸？怎么防止電池爆炸？

針對這個問題，北京化工大學化學工程學院副教授、北京市科協青年人才托舉工程入選者張秀玲認為，電動車發生爆炸和起火是由熱失控導致的。熱失控發生的原因主要有過熱、過充、內短路等。電池熱失控一般從電池電芯內的負極SEI膜分解開始，繼而隔膜開始熔化，導致負極與電解液發生反應，隨之正極和電解液都會發生分解，造成電解液燃燒，引起嚴重的熱失控，進而發生車的爆炸和起火。

“熱失控主要與電池體系以及電池結構有很大關系。”張秀玲介紹。

目前在提高電池安全性上主要有三個方面的突破：第一，開發安全性高的新的電池體系，如水系鋰/鈉儲能電池，避免有機電解液使用；第二，使用固態電解質代替有機電解液，避免液體泄漏和電池短路；第三，開發刀片結構電池和電堆，避免熱失控的連環反應。

大學生林燕萍繼續追問了一個問題：手機和電腦的電池待機時間較短，續航能力比較弱，有哪些新型電池有更高的“電力”？

在張秀玲看來，目前我們所使用的手機、電腦等電子設備的電池主要以鈷酸鋰、磷酸鐵鋰為正極、石墨為負極的鋰離子電池，它們的容量密度主要在120-140 mAh/g，充一次電可以使用2-3個小時。目前開發的新型電池如液態金屬電池、金屬-空氣電池、鋰金屬電池、鋰硫電池都具有非常高的能量密度。鋰-二氧化碳電池具有1876Wh/kg的能量密度，續航能力是鈷酸鋰電池的15倍。

讓大學生郝園園疑惑的是：為什么茄子、芋頭等植物甚至是細菌可以做成電池？

張秀玲解釋，茄子、芋頭、海藻等植物含有很多的微生物。部分微生物是有益的產電菌，可以進行產電，因此能做成微生物燃料電池。

微生物燃料電池是以微生物作為生物催化劑，通過微生物的代謝將有機物降解，產生電子和質子。電子到達陽極表面后，經由外電路到達陰極，所產生的質子經過質子交換膜到達陰極，最后在陰極電子受體。電子、質子發生反應，生成最終產物，產生電能。微生物燃料電池既可以降解水中有機污染物，達到凈化環境的目的，又能夠產生清潔電能，從而獲得電力。

未來，微生物燃料電池將大有用途。

張秀玲提到，微生物燃料電池可以利用海底污泥、尿液、植物等發電，可以作為水下低功率監測儀器的供電電源，如水下小型電子裝置和檢測儀器，保證它們的連續長期工作，甚至還可以通過尿液發電為偏遠地區和寒冷地區提供照明。此外，金屬-空氣電池以空氣中氧氣作為原料，具有能量密度高、安全性好等特點，可以作為軍需備用電池和移動電源用于軍事行動以及作為可彎曲柔性電源用于可穿戴設備等。

大學生趙武政向專家提了一個問題：我國一直在倡導碳達峰碳中和，未來能源的方向是什么，將會給我們的生活帶來什么樣的改變？

張秀玲認為，為了實現碳達峰和碳中和的目標，我們需要大力發展可再生能源和低碳技術，降低化石能源的比重，通過技術革命和新的生產工藝提高傳統煤化工的使用效率。因此，未來能源將更加傾向于風能、氫能、太陽能等綠色能源技術，將在電網、交通、智慧可穿戴等領域發生重大變革。

“未來道路上可能會有自動駕駛汽車、空中飛行汽車，家里將會有綠色智慧家居和全自動智能電器。”張秀玲說。

微信編輯：楊潔

記者：楊潔 梁艷

美編：王忻媛