出品:科普中国
制作:苏更林
监制:中国科学院计算机网络信息中心
在现代社会 , 锂电大行其道 。 从心脏起搏器到智能手机 , 从深海潜水器到载人航天器……锂电池可是出尽了风头!金属锂作为锂电池的核心要素 , 自然就成为了备受推崇的“动力王子” 。
说起锂 , 科学家认为它是一个神秘的元素 。 在自然界 , 锂元素也算上是一个古老的寿星了 。 包括氢、氦、锂在内的轻元素 , 是在宇宙诞生之后极短的时间内由原初的核反应产生的 。 经过几十亿年的演化 , 才最终形成了现在的星系和恒星 。
漂浮在油中的锂
(图片来源:https://www.cornishlithium.com/lithium-faq/)
掐指算来 , 锂元素已经在宇宙中存在了大约137亿年的时间 。 然而 , 科学家一直没有搞清楚它的起源和生成过程 。
从石头中走出来的锂
元素锂能有今天的出头之日 , 应当感谢瑞典的一个小学徒 。 这位小学徒就是阿尔费德森(1792-1841) , 他是化学大师贝齐里乌斯(1779-1848)的得意门生 。 阿尔费德森是锂元素的发现者 , 因此是锂元素飞黄腾达的第一个“贵人” 。
1817年的一天 , 阿尔费德森从朋友那里得到了一块石头 , 是来自瑞典的一块透锂长石 。 阿尔费德森如获至宝 , 并对透锂长石进行了分析研究 。 结果发现 , 石头中含有80%的氧化硅和17%的硅土 , 那么缺失的3%是什么呢?阿尔费德森穷追不舍 , 最终确认这是一种尚未被发现的新元素 。
阿尔费德森(图片来源:es.slideshare.net)
阿尔费德森把这个发现和想法告诉了他的导师 , 贝齐里乌斯把这一新元素命名为lithium(英文), 来源于希腊语lithos(意为石头) 。 然而 , 由于阿尔费德森并没有从锂盐中分离出金属锂来 , 所以并没有为锂元素的应用带来新的突破 。
由于锂具有相当高的反应性 , 因此不允许锂以自由形式存在于自然界 。 自然界主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等 。 按照规范 , 锂(Li)是一种银白色的金属元素 , 与锂盐具有不同的含义 。 锂盐为锂的盐类化合物 , 如透锂长石的主要成分为LiAlSiO;锂辉石的主要成分为LiAlSi2O3 , 这些都是天然的锂盐 。 像碳酸锂、氯化锂、柠檬酸锂等 , 都属于人造的锂盐 。 纯锂金属是通过电解由熔融氯化锂和氯化钾的混合物生产的 。
宝石级锂辉石的颜色品种
(图片来源:https://geology.com/minerals/spodumene.shtml)
1855年 , 德国化学家本生和英国化学家马提生通过电解氯化锂才获得了大量的金属锂 。 1923年 , 德国的一家公司才开始锂的商业化生产 。
需要说明的是 , 在一般的大众化语境中 , 锂的含义可能更广一些 , 既可以是金属锂 , 也可以是锂离子 , 还可以是锂盐 。
商业化生产中的大起大落
1.出现之初人气爆棚
相对于如今锂的电池应用 , 人们在健康和医学方面的探索却经历了更加曲折的历程 。 锂元素曾被当作一种灵丹妙药 , 被应用于饮料和代用食盐等食品领域 。
1929年 , 美国含有复合柠檬酸锂的饮料开始销售 , 并在市场上引起了不小的轰动 。 该饮料击败了600家柑橘味苏打水竞争对手 , 并在1936年成为了市场的领导者 。
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