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鋰離子電池何以成為諾獎成果

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年02月27日  

當你用移動終端瀏覽諾獎最新消息時,是否會想到,你手中移動終端的供電者鋰離子電池,就是今年的諾獎成果!


北京時間十月九日下午,瑞典皇家科學院宣布,將2019年度的諾貝爾化學獎授予約翰古迪納夫教授、斯坦利威廷漢教授和吉野彰博士,以表彰他們在鋰離子電池領域做出的突出貢獻。


人們日常生活中廣泛使用的鋰離子電池,何以成為諾獎成果?這還得從電池代替石油的研究說起。


1973年,第四次中東戰(zhàn)爭造成了第一次石油危機,美國等發(fā)達國家認識到擺脫石油依賴的重要性,便紛紛開始投入電池研究電池不僅能代替石油成為汽車新能源,更是太陽能、風能等可再生能源的儲能裝置。因此,各國研發(fā)這種電池的熱情空前高漲。


首先取得突破的是斯坦利威廷漢。他起草了鋰離子電池的初始設計方案:硫化鈦為正極材料、金屬鋰為負極材料這被證明是一個可以充放電的電池。困擾科學家們一百多年的電池材料能量密度問題,也被威廷漢逐一解決。


但隨著時間的推移,人們發(fā)現用金屬鋰做負極并不安全。鋰離子電池會隨著使用次數的新增不斷析出枝晶,最終引起電池自燃。


有沒有方案能夠解決這一問題?今年97歲高齡、諾獎史上最年長的獲獎者古迪納夫教授功不可沒。


1980年,古迪納夫團隊提出和找到了層狀氧化物正極材料鈷酸鋰,這一材料至今仍應用在各類主流消費類電子產品中,加上鋰鋁合金的負極,他將人類帶入了便攜式移動電話和筆記本電腦的時代。


1997年,已經75歲的古迪納夫和他的團隊又開發(fā)了另一種更加穩(wěn)定安全的正極材料磷酸鐵鋰。它鉅大鋰電是目前電動汽車、電動大巴、電動船舶、大規(guī)模儲能、通信基站、數據中心等所用電池的主流材料。


只有更廣泛的應用才能推動鋰離子電池的進一步發(fā)展。如何將實驗中的電池材料集成為可用的器件,真正應用于小型物件呢?日本科學家吉野彰做到了。


1990年,在經過10年的研究之后,當時還是一家公司研究員的吉野彰,成功地用碳代替鋰合金作為電池的負極,結合古迪納夫的鈷酸鋰正極,鋰離子電池這種電池變得更安全,大大降低了自燃風險。


根據吉野彰的研究,索尼公司于1991年正式推出全球首款商用鋰離子電池。隨后,他們又將碳正極換成了石墨烯,使電池的安全性、能量密度和循環(huán)壽命都有了進一步提升。


與鉛酸電池、鎳硅電池等相比,鋰離子電池鋰離子電池具有能量密度高、壽命長、沒有記憶效應等優(yōu)點,是一種性能優(yōu)異的電池。


想當年,電動汽車的發(fā)明遠早于內燃機汽車的發(fā)明。然而,隨著內燃機效率的不斷提升,電池因能量密度不夠高而使電動汽車黯淡退場。現在,電動汽車重新回到了人們視野中,一個重要的前提就是當初為了替代石油的鋰離子電池,如今終于承擔起了重要的歷史使命。


目前,全球鋰離子電池行業(yè)規(guī)模已接近500億美元,并且正以每年超過10%的速度增長。鋰離子電池滲透進了人類生活的方鋰離子電池廠家方面面,它的發(fā)明更是支撐起了人類社會高新技術的不斷發(fā)展。


很顯然,鋰離子電池成為諾獎成果,當之無愧!


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