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锂电池发明者获诺贝尔奖 一文带你了解锂电池是如何改变人类历史的

此时此刻,你很有可能正在用手机、平板来阅读这篇文章。移动互联网的快速发展,让我们随时随地可以获取信息、处理工作事宜,大大提高了当今社会的运行效率。归根到底,这些便捷的生活方式,都要仰仗于能量供给技术——锂电池的快速发展。

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10月9日,瑞典皇家科学院宣布,2019年诺贝尔化学奖由M. Stanley Whittingham、John B. Goodenough和吉野彰等三位科学家分享。以表彰他们在锂电池发展上做出了杰出贡献。

事实上,电池并非人类必需的技术,但电池的出现大大加快了人类发展的速度。如今我们使用的锂电池有很多种形式,手机、平板使用的是锂聚合物电池,新能源汽车中主要使用三元锂电池。但在人类发明电池的初期,人们并不敢使用锂电池。 

1859年,法国人Gaston Plante发明了铅酸蓄电池,如今,这种电池依然被广泛应用。但由于其能量密度太低,不适用于小型设备。经过一百年的发展,科学家们已经建立起完善的电池理论,但始终无法寻找到高能量密度的电池材料。直到20世纪70年代,科学家们使用金属锂取得了突破。一家名叫Moli Energy的加拿大公司使用金属锂作为阴极材料,大规模量产了这种新型电池,但由于当时人们对锂电池寿命的研究不足以及制造工艺的不成熟,不知道锂电池会随着使用次数的增加不断析出枝晶,最终引起电池自燃。最终,在多次安全事故发生后,锂电池被打入了冷宫,Moli Energy也一蹶不振。

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直到1976年,M. Stanley Whittingham出现了,他提出二硫化钛与锂有望成为一种全新的电池系统。但由于二硫化钛成本太高,且反应后有剧毒,这种电池并没有大规模推广开来。

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1980年,Goodenough的团队做出突破,他们发现锂的金属氧化物既能释放锂离子,也更为稳定,安全隐患更低,非常适合用作锂电池的电极材料,其中钴酸锂(LiCoO2)就是一种。时至今日,我们依旧可以在手机、平板、相机等移动设备的电池中找到这种材料。

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阴极材料的问题解决了,阳极材料的发展遇到了瓶颈,一些科学家指出,石墨可以作为阳极材料,但电池中的可溶物质会破坏石墨结构,限制了电池寿命,锂电池的前景再次皮朔迷离;。好在日本科学家吉野彰发现使用聚乙炔作为阳极材料就可以解决这个问题。1985年,吉野彰利用钴酸锂和聚乙炔制造出了第一块现代锂电池。基于该技术,索尼与旭化成株式会社在1991年联合推出了第一块商用锂电池。不过,后来的索尼,并没有趁热打铁发展成为电池行业龙头。当然,索粉们都知道,这就是索尼的性格。

科技就是让你感受不到科技的存在,如今我们之所以能够随时随地刷微博、打游戏、聊微信,都离不开三位科学家对锂电池基础的奠基性贡献。今天的诺贝尔奖对他们来说是实至名归。

不过,30多年后的今年,枝晶问题依然像幽灵一样,困扰着锂电池行业,也让锂电池难以承担引领人类未来的重任。因此,Goodenough在90岁高龄时,毅然决定投身到固态电池的研发中去。

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Goodenough曾说过“我们有些人就像是乌龟,走得慢,一路挣扎,到了而立之年还找不到出路。但乌龟知道,他必须走下去。这种贯穿一生的爬行有可能带来好处,尤其是在你穿越不同领域,一路收集各种线索的情况下。你得有相当多的经验,才能把不同的想法融汇在一起。”正是这种孜孜不倦的学习和钻研精神,让他们发明了锂电池,并馈赠给整个人类。

来源:第一电动网

作者:电动大咖·新能源汽车

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/100586

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