化学电源的前世今生

解放军报/2014年/2月/20日/第007版

国防科技

本期邀请军用化学电源研究与发展中心主任曹高萍为您讲述——

化学电源的前世今生

张浩翟佳羽张兵

你也许看不到它，但我们的生活中它无处不在

你也许听不到它，但它和我们每个人形影不离

你也许感觉不到它，但如果失去它将不堪设想

曹高萍，总装防化研究院某所研究员，博士生导师，中国化学会电化学委员会委员，中国电池工业协会专家，获国家专利20余项。

视点提示

当今世界，化学电源无处不在，是信息化社会不可或缺的驱动力：从高效环保的零排放纯电动汽车，到仅仅依靠阳光便能环绕地球飞行一周的无人机；从发射机理产生了划时代飞跃的电磁轨道炮，到潜航性能优异的新型常规潜艇……在军民融合的广阔领域，化学电源的地位和作用举足轻重。

早在十年前，美国就在全球展开了电池关键原材料锂盐矿的战略布局与开发，将其看作和石油一样重要的战略资源。如今，大力发展绿色电源，也是我国生态文明建设的重要内容和战略选择，事关可持续发展和建设美丽中国的宏伟目标，对建设信息化军队、打赢信息化战争的意义也不容小视。

价值评估

地位作用堪比石油

化学电源，是一种能够将蕴藏在物质中的化学能直接变成电能释放出来的能源转换设备。

随着人类社会阔步进入21世纪，电池家族一改默默无闻只充当备用品的旧貌，从手机到照相机，从汽车到宇宙飞船，其应用与人们的生活休戚相关。

我们手机的传输基站每隔几公里便有一座，如果没有电池，这些通讯基站将无法正常运行，手机也就无法使用。

试想，如果每个人的手机都连上电线才能使用，那就没有了“无线电话”；便携式笔记本电脑也就变成了固定的“台式机”，生活水准便要倒退约30年。

同理，如果没有电池，也就没有常规潜艇出现；同步卫星和宇宙飞船也就无法在地球的阴影区正常工作。不用赘述，我们已经知晓了电池的非凡作用：它在源源不断为现代化输送着能量。

据悉，在近期的美国战略咨询报告中，已将未来的电池看作与石油同等重要的战略资源，开始对全球电池原材料产地、矿区等展开大规模“圈地运动”。

远景前瞻

让生活更绚丽多彩

当今时代，石油危机和环境污染的加剧，大大推动了电动车的飞速发展，这其中电池技术的基础作用举足轻重。

进入新世纪以来，纳米技术、生物技术和新材料技术等不断取得突破，同时也加速推动了电池领域的腾飞。

纳米技术使得电池能够嵌入微芯片。如果有一只苍蝇在绕着你飞行，请当心，没准这正是某种纳米微型飞行器，是高性能电池赋予了它空中悬停与飞行的神奇动力。

生物技术使得电池更加绿色环保，使之源于自然而归于自然。太阳能电池就好比树叶，它们采集阳光，然后将其转化为能量。如今，太阳能电池已可以实现由植物制造。

电池无害化回收与处理始终是个大难题。现在好了，原生态新型高效太阳能电池面世，用后可以快速使之回归自然。

本世纪初，国外科学家还制造出新型“铅炭电池”，具有物理储能和化学储能双重功效，其充电速度与循环寿命成倍提高。此外，近年来燃料电池、锂硫电池、锂空气电池等新技术相继出现，使得电池性能更加卓越。相信不久，时速超过400公里的电动跑车、一次性充电可长期使用的手机等新产品将会相继问世。

服务战争

为军队提供驱动力

那么，电池与现代战争有何关联？影响有多大？

我们先看一个战例，海湾战争的第一个星期里，美军依靠其信息化装备优势，在幼发拉底河流域战场所向披靡。然而一周后，势如破竹的攻势竟戛然而止。原来，这并非由于遭遇伊拉克军队的顽强抵抗，而是因为美军没有充分估量到高技术战争对电池消耗如此巨大，从而导致电池供应链断裂，大批信息化装备“饿肚子”。

现代战争是基于信息系统的体系作战，是信息化军队使用信息化武器装备，在陆、海、空、天、电(磁)多维空间进行的战争。电池在高技术战争中，不仅广泛应用于各个军事领域，且需求量空前增长，大到舰艇、战机、卫星、空间站，小到定位接收机与微型侦察装置等，与各种装备浑然一体须臾不离。在静音全电装甲车和微型飞行器中，电池是无可替代的动力源；在空间飞行器(卫星、飞船等)中，由太阳能电池方阵、蓄电池及电子调节器构成供电系统，一旦空间电源发生故障，整个飞行器就会顿时失去作用；在制导武器、核武器、水雷、地雷、炮弹、新型手榴弹中，电池作为控制、引信电源，其性能好坏直接关系到弹、雷的命中率、杀伤威力和杀伤范围等；在野战通信装备中，电池作为主供电源成为通信系统的生命线，一旦电池失效，部队指挥将会立刻陷于被动境地。

高比能量锂硫电池与太阳能电池配合，可使长航无人机不依赖燃料，仅仅依靠阳光便能环绕地球飞行，战时可无声无息到达任何区域完成战术任务。

高比功率电容器，使得电磁轨道炮发出的弹丸动能比火药推动提高100倍，可对远距目标直接攻击。

高比能量锂空气电池，能让一个全身披挂最新电子设备的侦察兵只带一块电池连续作战24小时，从而摆脱海湾战争时期一块电池只能用两小时的尴尬局面。

可见，高性能电池不仅与现代战争紧密相关，而且持续影响着武器装备性能的发挥乃至作战全局。

难怪外军专家对电池应用如此高度评价：“在现在与未来的战争中，电池就是信息化装备的心脏，它像提供血液一样为战场提供着涓涓不息的能量！”

科学探秘

电池家族返老还童

化学电源，俗称电池。

你一定不知道，人类在两千多年前便有了电池雏形。考古学家在古巴比伦一个洞窟中发现了当今电池的原型构造：一个铜管中插着一条铁片。

1859年的一天，法国科学家普朗特在实验室中将两块不同成分的铅板插入硫酸溶液，结果出现了奇迹：铅板向外部输送出涓涓电流；此放电过程又能颠倒过来进行——让铅板储存电流。鉴于普朗特的巨大贡献，电池界最高奖项被定名为“普朗特奖”。

19世纪末，在德国人卡尔·本茨发明世界上第一台汽油发动机汽车的同时，电动汽车也被发明出来。20世纪初，就未来汽车究竟用汽油发动机还是电池电力推动，曾历经一番激烈论战。最