从智利盐湖的锂卤水,到刚果雨林的钴矿石,跨越半球的元素在高温与物流中蜕变。当纳米尺度的电化学奇迹被智慧解锁,电动车的续航革命,锂离子如蜂群输送能量,钴原子似钢筋稳固结构。这场由微观奇迹驱动的绿色风暴,正让人类文明的列车驶向零碳未来。

“锂是电池中的轻盈能量精灵——它如同最轻的金属羽毛,大幅减轻电池负担;拥有突破电压枷锁的爆发力,释放惊人能量;更以微小身形在材料层间自由穿梭,实现快速充电。钴则是晶体世界的建筑师——用原子级的‘钢筋’稳固结构安全,智能调节离子通道的‘宽窄门限’,赋予电池长久寿命。二者协同,铸就了电动车高效安全的能量基石。”

锂电池的卓越性能源于锂与钴的天作之合:轻盈如羽的锂让电池甩掉沉重包袱,电压王者的锂爆发惊人能量,娇小灵活的锂在材料夹层中闪转腾挪实现快充。而沉稳如山的钴化身电池的守护神-用原子铆钉焊死晶体骨架,靠智能呼吸调节离子通道宽窄,以钉桩固位防止内部座位错乱。一旦失去钴的坐镇,锂的野性会冲垮电池大楼,敏捷身手反致通道瘫痪,电池寿命将从马拉松选手变成短跑健将。正是这对纳米尺度的黄金搭档,将锂的澎湃能量驯化为安全持久的绿色引擎!

看!锂离子快递小队正穿梭于电池的原子城市。每当它们出发送电,钴离子就变身充电宝维持城市电压平衡——这默契源于钴独有的电子舞步天赋!在高镍区域,钴更是抗震英雄:用微胖身材撑起缓冲气垫,制服躁动的镍原子,守护离子通道畅通。没有钴的精密协防,再强的能量也会毁于混乱!”

无钴化趋势下,电池的性能会受到怎样的影响?

无钴化是为了降成本,但会暂时影响电池性能。主要问题是:电池容量可能稍低或衰减更快;充电速度可能变慢;最重要的是,电池寿命会缩短。虽然技术努力通过优化其他元素来弥补,但完全去钴目前通常需要在性能或寿命上做一些妥协,就像省钱可能牺牲一点耐用性或体验。技术正在追赶,但完美替代钴还不容易。

锂钴藏在全球矿产迷宫:南美盐湖是锂的奶茶杯,但中国盐湖被镁锁链缠绕;刚果钴矿像巨兽食堂,中国矿山却是沙里淘金。破局靠技术魔法——青海用‘智能渔网’捕锂,报废电池炼出重生钴!这些魔法把石头能量塞进电池,让电动车跑得更远更稳!

我国盐湖锂“镁锂纠缠”与刚果钴“一家独大”,如何威胁电动车续航命脉?

电盐湖锂虽储量丰厚,但超高镁锂比造成锂资源提取时如同在墨汁里分离纯水,过去这导致锂价过山车式的波动,倒逼车企缩减电池容量。而刚果钴独占全球半壁江山,却埋着断供惊雷、成本炸弹。破局之道在中国方案:盐湖提锂用‘分子筛+膜’技术驯服镁锂纠缠,产出电池级碳酸锂;城市矿山从退役电池湿法炼钴,纯度达99.93%!这两柄技术利刃,正在守护大家电动车续航的自主命脉。”

每一次续航突破,都是人类在新能源时代书写的物质传奇。这不仅是资源开发,更是元素级别的文明跃迁。我们敬畏自然禀赋,更以科技突破禀赋限制——让锂钴资源在可持续开发中持续驱动电动征程。续航的边界,正在智慧与自然的共生中不断向远方延伸。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者:中国有色金属学会

审核:韩海生 中南大学教授、矿物工程系主任

徐龙华 西南科技大学教授、人力资源部部长

出品:中国科协科普部

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源:科普中国创作培育计划


来源: 科普中国创作培育计划

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