【要想电学材料能够承载的能量密度足够高，那就必须要找到一种自身质子数尽可能地低，同时又倾向脱离更多的电子。
在大量的专项科研尝试中，科学家们找到了这种非常合适的材料，锂。
锂原子的质子数只有三个，围绕其原子运动的三个电子非常容易脱离成为自由电子，化学性质也非常活泼，又是以固态金属形式存在的，原子间的间隔很小，满足电子相互传递的导电需求。
所以只要能设法将锂制造成电池，同等体积重量下，锂电池的能量密度会比铅酸电池高出非常多。
但是难就难在如何将锂变成电池。
锂这种金属的化学性质非常活泼，仅仅是在常温下与氧气接触就会反应生成氧化锂释放热量，同时又可以与空气中的水蒸气反应生成氢氧化锂和氢气进一步放热。
如果环境温度稍高一点，空气湿度大一点，比如夏天，那么锂暴露在空气中要不了多久就会释放大量的热，直至发生剧烈燃烧。
甚至在一定条件下，燃烧可以剧烈到呈喷射火焰状。
所以传统的稀硫酸电解液完全不能作为锂电池的电解液。
另外在充电过程中锂金属容易以树枝状结晶（锂枝晶）的形式生长。
锂枝晶会逐渐穿透电池内部的隔膜，造成正负极短路，引发电池失效甚至安全事故。
所以不能够用纯锂作为电池。
科学家们采用的是一种嵌入化合物思路。
不是单纯掺入杂质降低锂元素的活性，而是通过特定的材料设计与合成方法，使锂离子能够在电极材料的晶体结构中可逆地嵌入和脱嵌。
比如在锂电池放电时，失去电子成为离子的锂离子可以嵌入到材料内部，充电时这些锂离子又能脱嵌出来，经过电解液到达另一端材料实现充电。
这类材料足够的嵌入空间让锂在充放电过程中不会膨胀变形。
科学家们以此为思路为锂电池正负电极找到两种合适的材料。
其中正极通常采用过渡金属氧化物或磷酸盐等材料制成，如钴酸锂、磷酸铁锂。
或者以镍、钴、锰或镍、钴、铝掺杂的三元材料，这就是三元锂。
而负极则通常采用石墨。
这两种材料附着在铜箔或铝箔中作为用于电流传导。
它们的中间是只允许离子通过的隔膜，材质通常有聚乙烯、聚丙烯，此外还有一些新型的复合隔膜材料。
然后在这些材料中填充碳酸酯类有机溶剂作为电解液。
接上导线充电后，正极电子沿导线进入负极，同时失去电子的离子进入电解液。
这里因为电流的速度接近光速，可一瞬间到达负极，而相较离子在电解液中移动的速度就非常慢。
离子不能及时到达负极就不能吸引电子，相应的放电时输出电压就会很小，充电速度也会很慢。
所以需要在电解液中溶入多余的锂离子。
如同紧凑排列的小球一般，这边推动一下，那边立即就能相应动作，这边脱嵌一个离子，那边就嵌入一个离子，原理上同样接近光速。
完成充电后就是放电。
停止充电并接通电池回路后，没有外部电压限制锂离子就会从负极脱出，通过电解液回到正极，同时电子从负极经外电路流向正极，形成电流，为外部负载提供电能。
在这个过程中，负极电位升高，正极电位降低。
这就是锂电池完整充放电原理和基本结构。
锂电池的能量密度通常是铅酸电池的三至七倍左右。
也就意味着储存同样的电力，锂电池只需铅酸电池三分之一或七分之一的重量。
如果五六十斤的铅酸电池能够让电动车行驶六十公里，那么五六十斤的锂电池便能够让电动车行驶一百八十至三百公里。
并且锂电池的放电电流比铅酸电池更大。
目前新能源汽车重量通常在两百至五百千克之间，以铅酸电池的放电功率根本无法达到锂电池给予新能源汽车那么快的速度。
而目前的锂电池新能源汽车，从零起步加速到百公里每小时只需要两到四秒，极限速度更是能够超过两百公里每小时。
关键的这还是常见的新能源车型的速度与性能，部分超级跑车甚至可以达到三百公里每小时以上。
相比传统内燃机汽车，不算经济型，以性能级车型为例，百公里加速也需要至少六至十秒。
除非是凭借大排量发动机或先进的涡轮增压技术，拥有超强动力输出的超级内燃机跑车，百公里加速度才可达到三至六秒。
当然内燃机的加油便捷性和使用寿命是电池车所难以企及的。
同比车型下内燃机续航里程约为六百公里左右，新能源汽车续航里程约为五百公里。
但是内燃机加上油立马就能继续行驶，而新能源车快充需要充电至少一到三个小时，哪怕是大功率超级快充也需要半个小时，而且这种超级快充成本高，难以普及。
使用寿命上内燃机可行驶三十万公里左右，保养良好使用频繁甚至能开百万公里，使用寿命大多是受限于零件磨损，也就是说放着不用一般也不会坏。
而新能源车的里程约在二十万公里，使用寿命受限在电池材料的老化衰退，但更重要的是锂离子电池在搁置不使用时会发生自放电、正负极材料钝化、电解液分解等情况。
也就是搁置不用它的寿命也难以延长，续航能力会逐年下降，通常仅在十年左右就得彻底更换电池。
不过随着生产力的高速发展和市场的更新换代加速，一台车在十年之内被更换的概率越来越高，新能源的优势愈发明显。
汽车这个消费量占比极其庞大的市场，原本工业发展落后于世界的中国，尤其是在汽车内燃机这个依赖科技经验积累的高端领域很缺乏的中国，本没有足够的竞争力分夺这份市场利益。
可正因为中国在新能源领域的前瞻投资和布局，使得中国得以借助新能源的市场变化实现在该领域的领先。
不仅是分得巨大的市场利益，更重要的是凭借全产业链的优势，在该领域的原料供应、制造成本，技术先进等优势几乎获得了左右市场的主导地位。
当然这是有关新中国历史发展情节的后话，但这一重大转变，也预示着那时的中国终于迎来了从落后到领先，从廉价制造到高端制造的盼望复兴已久的重要历史时刻。
而这一渐进的过程，得续接新中国改革开放取得重大成果开始说起。】
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