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锂电池何以成为诺奖成果

发布时间2019-10-28类别:行业新闻来源: http://www.gdwsyj.com/newslist77_19.html

当你用移动终端浏览诺奖最新消息时,是否会想到,你手中移动终端的供电者——锂电池,就是今年的诺奖成果!

 

北京时间10月9日下午,瑞典皇家科学院宣布,将2019年度的诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫教授、斯坦利·威廷汉教授和吉野彰博士,以表彰他们在锂电池领域做出的突出贡献。

人们日常生活中广泛使用的锂电池,何以成为诺奖成果?这还得从“电池代替石油”的研究说起。

 

1973年,第四次中东战争造成了第一次石油危机,美国等发达国家认识到摆脱石油依赖的重要性,便纷纷开始投入电池研究——电池不仅能代替石油成为汽车新能源,更是太阳能、风能等可再生能源的储能装置。因此,各国研发这种电池的热情空前高涨。

 

首先取得突破的是斯坦利·威廷汉。他起草了锂电池的初始设计方案:硫化钛为正极材料、金属锂为负极材料——这被证明是一个可以充放电的电池。困扰科学家们一百多年的电池材料能量密度问题,也被威廷汉逐一解决。

 

但随着时间的推移,人们发现用金属锂做负极并不安全。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。

 

有没有方案能够解决这一问题?今年97岁高龄、诺奖史上最年长的获奖者古迪纳夫教授功不可没。

 

1980年,古迪纳夫团队提出和找到了层状氧化物正极材料——钴酸锂,这一材料至今仍应用在各类主流消费类电子产品中,加上锂铝合金的负极,他将人类带入了便携式移动电话和笔记本电脑的时代。

 

1997年,已经75岁的古迪纳夫和他的团队又开发了另一种更加稳定安全的正极材料磷酸铁锂。它是目前电动汽车、电动大巴、电动船舶、大规模储能、通信基站、数据中心等所用电池的主流材料。

 

只有更广泛的应用才能推动锂电池的进一步发展。如何将实验中的电池材料集成为可用的器件,真正应用于小型物件呢?日本科学家吉野彰做到了。

 

1990年,在经过10年的研究之后,当时还是一家公司研究员的吉野彰,成功地用碳代替锂合金作为电池的负极,结合古迪纳夫的钴酸锂正极,这种电池变得更安全,大大降低了自燃风险。

 

根据吉野彰的研究,索尼公司于1991年正式推出全球首款商用锂电池。随后,他们又将碳正极换成了石墨烯,使电池的安全性、能量密度和循环寿命都有了进一步提升。

 

与铅酸电池、镍硅电池等相比,锂电池具有能量密度高、寿命长、没有记忆效应等优点,是一种性能优异的电池。

 

想当年,电动汽车的发明远早于内燃机汽车的发明。然而,随着内燃机效率的不断提升,电池因能量密度不够高而使电动汽车黯淡退场。现在,电动汽车重新回到了人们视野中,一个重要的前提就是当初为了替代石油的锂电池,如今终于承担起了重要的历史使命。

 

目前,全球锂电池行业规模已接近500亿美元,并且正以每年超过10%的速度增长。锂电池渗透进了人类生活的方方面面,它的发明更是支撑起了人类社会高新技术的不断发展。

 

很显然,锂电池成为诺奖成果,当之无愧!

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