曹高萍，總裝防化研究院某所研究員，博士生導(dǎo)師，中國(guó)化學(xué)會(huì)電化學(xué)委員會(huì)委員，中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)專家，獲國(guó)家專利20余項(xiàng)。
激光武器使用先進(jìn)化學(xué)電源
太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)繞地球飛行
新型電池為潛艇續(xù)航助力
視點(diǎn)提示
當(dāng)今世界，化學(xué)電源無(wú)處不在，是信息化社會(huì)不可或缺的驅(qū)動(dòng)力：從高效環(huán)保的零排放純電動(dòng)汽車，到僅僅依靠陽(yáng)光便能環(huán)繞地球飛行一周的無(wú)人機(jī)；從發(fā)射機(jī)理產(chǎn)生了劃時(shí)代飛躍的電磁軌道炮，到潛航性能優(yōu)異的新型常規(guī)潛艇……在軍民融合的廣闊領(lǐng)域，化學(xué)電源的地位和作用舉足輕重。
早在十年前，美國(guó)就在全球展開(kāi)了電池關(guān)鍵原材料鋰鹽礦的戰(zhàn)略布局與開(kāi)發(fā)，將其看作和石油一樣重要的戰(zhàn)略資源。如今，大力發(fā)展綠色電源，也是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容和戰(zhàn)略選擇，事關(guān)可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)美麗中國(guó)的宏偉目標(biāo)，對(duì)建設(shè)信息化軍隊(duì)、打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的意義也不容小視。
價(jià)值評(píng)估
地位作用堪比石油
化學(xué)電源，是一種能夠?qū)⑻N(yùn)藏在物質(zhì)中的化學(xué)能直接變成電能釋放出來(lái)的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。
隨著人類社會(huì)闊步進(jìn)入21世紀(jì)，電池家族一改默默無(wú)聞只充當(dāng)備用品的舊貌，從手機(jī)到照相機(jī)，從汽車到宇宙飛船，其應(yīng)用與人們的生活休戚相關(guān)。
我們手機(jī)的傳輸基站每隔幾公里便有一座，如果沒(méi)有電池，這些通訊基站將無(wú)法正常運(yùn)行，手機(jī)也就無(wú)法使用。
試想，如果每個(gè)人的手機(jī)都連上電線才能使用，那就沒(méi)有了“無(wú)線電話”；便攜式筆記本電腦也就變成了固定的“臺(tái)式機(jī)”，生活水準(zhǔn)便要倒退約30年。
同理，如果沒(méi)有電池，也就沒(méi)有常規(guī)潛艇出現(xiàn)；同步衛(wèi)星和宇宙飛船也就無(wú)法在地球的陰影區(qū)正常工作。不用贅述，我們已經(jīng)知曉了電池的非凡作用：它在源源不斷為現(xiàn)代化輸送著能量。
據(jù)悉，在近期的美國(guó)戰(zhàn)略咨詢報(bào)告中，已將未來(lái)的電池看作與石油同等重要的戰(zhàn)略資源，開(kāi)始對(duì)全球電池原材料產(chǎn)地、礦區(qū)等展開(kāi)大規(guī)?！叭Φ剡\(yùn)動(dòng)”。
遠(yuǎn)景前瞻
讓生活更絢麗多彩
當(dāng)今時(shí)代，石油危機(jī)和環(huán)境污染的加劇，大大推動(dòng)了電動(dòng)車的飛速發(fā)展，這其中電池技術(shù)的基礎(chǔ)作用舉足輕重。
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，納米技術(shù)、生物技術(shù)和新材料技術(shù)等不斷取得突破，同時(shí)也加速推動(dòng)了電池領(lǐng)域的騰飛。
納米技術(shù)使得電池能夠嵌入微芯片。如果有一只蒼蠅在繞著你飛行，請(qǐng)當(dāng)心，沒(méi)準(zhǔn)這正是某種納米微型飛行器，是高性能電池賦予了它空中懸停與飛行的神奇動(dòng)力。
生物技術(shù)使得電池更加綠色環(huán)保，使之源于自然而歸于自然。太陽(yáng)能電池就好比樹(shù)葉，它們采集陽(yáng)光，然后將其轉(zhuǎn)化為能量。如今，太陽(yáng)能電池已可以實(shí)現(xiàn)由植物制造。
電池?zé)o害化回收與處理始終是個(gè)大難題?，F(xiàn)在好了，原生態(tài)新型高效太陽(yáng)能電池面世，用后可以快速使之回歸自然。
本世紀(jì)初，國(guó)外科學(xué)家還制造出新型“鉛炭電池”，具有物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能雙重功效，其充電速度與循環(huán)壽命成倍提高。此外，近年來(lái)燃料電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等新技術(shù)相繼出現(xiàn)，使得電池性能更加卓越。相信不久，時(shí)速超過(guò)400公里的電動(dòng)跑車、一次性充電可長(zhǎng)期使用的手機(jī)等新產(chǎn)品將會(huì)相繼問(wèn)世。
服務(wù)戰(zhàn)爭(zhēng)
為軍隊(duì)提供驅(qū)動(dòng)力
那么，電池與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)有何關(guān)聯(lián)？影響有多大？
我們先看一個(gè)戰(zhàn)例，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的第一個(gè)星期里，美軍依靠其信息化裝備優(yōu)勢(shì)，在幼發(fā)拉底河流域戰(zhàn)場(chǎng)所向披靡。然而一周后，勢(shì)如破竹的攻勢(shì)竟戛然而止。原來(lái)，這并非由于遭遇伊拉克軍隊(duì)的頑強(qiáng)抵抗，而是因?yàn)槊儡姏](méi)有充分估量到高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)電池消耗如此巨大，從而導(dǎo)致電池供應(yīng)鏈斷裂，大批信息化裝備“餓肚子”。
現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)，是信息化軍隊(duì)使用信息化武器裝備，在陸、海、空、天、電(磁)多維空間進(jìn)行的戰(zhàn)爭(zhēng)。電池在高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，不僅廣泛應(yīng)用于各個(gè)軍事領(lǐng)域，且需求量空前增長(zhǎng)，大到艦艇、戰(zhàn)機(jī)、衛(wèi)星、空間站，小到定位接收機(jī)與微型偵察裝置等，與各種裝備渾然一體須臾不離。在靜音全電裝甲車和微型飛行器中，電池是無(wú)可替代的動(dòng)力源；在空間飛行器(衛(wèi)星、飛船等)中，由太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池及電子調(diào)節(jié)器構(gòu)成供電系統(tǒng)，一旦空間電源發(fā)生故障，整個(gè)飛行器就會(huì)頓時(shí)失去作用；在制導(dǎo)武器、核武器、水雷、地雷、炮彈、新型手榴彈中，電池作為控制、引信電源，其性能好壞直接關(guān)系到彈、雷的命中率、殺傷威力和殺傷范圍等；在野戰(zhàn)通信裝備中，電池作為主供電源成為通信系統(tǒng)的生命線，一旦電池失效，部隊(duì)指揮將會(huì)立刻陷于被動(dòng)境地。
高比能量鋰硫電池與太陽(yáng)能電池配合，可使長(zhǎng)航無(wú)人機(jī)不依賴燃料，僅僅依靠陽(yáng)光便能環(huán)繞地球飛行，戰(zhàn)時(shí)可無(wú)聲無(wú)息到達(dá)任何區(qū)域完成戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。
高比功率電容器，使得電磁軌道炮發(fā)出的彈丸動(dòng)能比火藥推動(dòng)提高100倍，可對(duì)遠(yuǎn)距目標(biāo)直接攻擊。
高比能量鋰空氣電池，能讓一個(gè)全身披掛最新電子設(shè)備的偵察兵只帶一塊電池連續(xù)作戰(zhàn)24小時(shí)，從而擺脫海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期一塊電池只能用兩小時(shí)的尷尬局面。
可見(jiàn)，高性能電池不僅與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)緊密相關(guān)，而且持續(xù)影響著武器裝備性能的發(fā)揮乃至作戰(zhàn)全局。
難怪外軍專家對(duì)電池應(yīng)用如此高度評(píng)價(jià)：“在現(xiàn)在與未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)中，電池就是信息化裝備的心臟，它像提供血液一樣為戰(zhàn)場(chǎng)提供著涓涓不息的能量！”
科學(xué)探秘
電池家族返老還童
化學(xué)電源，俗稱電池。
你一定不知道，人類在兩千多年前便有了電池雛形?？脊艑W(xué)家在古巴比倫一個(gè)洞窟中發(fā)現(xiàn)了當(dāng)今電池的原型構(gòu)造：一個(gè)銅管中插著一條鐵片。
1859年的一天，法國(guó)科學(xué)家普朗特在實(shí)驗(yàn)室中將兩塊不同成分的鉛板插入硫酸溶液，結(jié)果出現(xiàn)了奇跡：鉛板向外部輸送出涓涓電流；此放電過(guò)程又能顛倒過(guò)來(lái)進(jìn)行——讓鉛板儲(chǔ)存電流。鑒于普朗特的巨大貢獻(xiàn)，電池界最高獎(jiǎng)項(xiàng)被定名為“普朗特獎(jiǎng)”。
19世紀(jì)末，在德國(guó)人卡爾·本茨發(fā)明世界上第一臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的同時(shí)，電動(dòng)汽車也被發(fā)明出來(lái)。20世紀(jì)初，就未來(lái)汽車究竟用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)還是電池電力推動(dòng)，曾歷經(jīng)一番激烈論戰(zhàn)。最終，雖然汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車成為主流得到迅猛發(fā)展，但電池電力也從未甘寂寞，迄今地球上奔跑的數(shù)億輛汽車中，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都與電池電力形影相伴。
進(jìn)入20世紀(jì)末，電動(dòng)汽車與電子消費(fèi)革命催生了電池技術(shù)性能的巨大飛躍。一方面是不消耗化石資源和零排放，另一方面是強(qiáng)功能和高能效，兩大領(lǐng)域均展示出廣闊前景，為電池科技迅猛發(fā)展迎來(lái)了嶄新的春天。
如今，電池應(yīng)用幾乎覆蓋了所有信息化和電氣化裝備領(lǐng)域。尤其近十余年來(lái)，電池儲(chǔ)能能力以每年10%漲幅持續(xù)高速增長(zhǎng)，因而被譽(yù)為本領(lǐng)域的“摩爾定律”。
