為何锂被稱為能源之星?
有人說锂是 21 世紀的能源金屬。锂是可燃金屬,1 克锂與氧氣反應所產生的熱量為 43.18 千焦,比鋃金屬高出 1.72 倍。但這至多只能說锂是一种 “高能金屬”。锂在原子能領域中的表现才是它獲得這個美稱的主要原因。
核融合是恒星發光發熱的來源,也是氫弹發放恐怖能量的原因。然而,要使核融合為人类所利用,在可控的條件下实现能量的稳定輸出,而不是在瞬间爆發殆尽,就必须实现可控核融合。目前研究比较成熟、实现可能性较大的是氢的两种同位素——氘和氚的聚变反应。氘又叫重氢,含氘的水叫重水,可以从海水中提取。海水中重水含量虽然不高,約為 0.015%,但海水總量巨大,因此氘的總量还是很可观的。但是,地球上幾乎沒有天然氚存在,人工製取也很費周折,且成本極高。不过,这并不意味着核聚变就遥不可及。科學家 “另辟蹊径”,發現當一個锂同位素原子被一個中子撞擊后,會發生裂變反應,變成一個氚原子和一個氦原子。由于锂可以從自然界中許多含锂的矿物中冶炼得到,因此,核聚變反應的物質基础就形成了。事實上,氫弹也是以氘化锂作為燃料來实现其 “瞬间的辉煌”的。
當然,与氫弹不同,可控核聚變目前還有大量困难無法解决,還远未達到实际應用的階段。不过,另一种锂產品確實為我們提供了強有力的能源支持,那就是锂電池。
顾名思义,锂電池是指含有锂的電池,大致可分为兩類:锂金屬電池和锂離子電池。锂金屬電池通常是不可充電的,属于一次電池;而锂離子電池是可以充電的,属于二次電池。在心臟起搏器等設備中,經常需要使用体积小、能量高、一次使用寿命長的電池。锂金屬電池作為一种高能化学電池,恰恰具备這些特點。在更多情況下,人們需要的是可以反复充電的二次電池,比如手機、笔記本電腦、摄像機、數碼相機。與其他種類的可充電電池相比,锂離子電池具有重量轻、体积小、工作電壓高、寿命长、自放電率低、充放電快等特点,因此成為許多電子產品的首選。此外,锂離子電池還有一個独特的優點:沒有記憶效應,在充電前不必考虑電池中的電量是否已經用完,可以随时充電。
此外,由于锂是最轻的金屬,密度很小,锂原子是最小的金屬原子,金属锂与铝、镁等金屬能製成超轻的铝锂合金、镁锂合金。與普通合金相比,在保持強度相當的情況下,超轻合金能有效地降低密度。更轻的材料對于航空航天產業來說,不但意味着更快的飛行速度和更大的承载能力,还能節省大量能源。
所以說,别看锂 “个子小”,它可是能源領域的“大明星”!

