鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2020年07月16日
讓現(xiàn)代文明“便攜化”的鋰離子電池
諾獎(jiǎng)委員會(huì)表示,三位科學(xué)家發(fā)明了輕便的可攜帶電池,讓人們可以在車(chē)和手機(jī)等設(shè)備中使用,開(kāi)啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程。
上世紀(jì)70年代初爆發(fā)的石油危機(jī),引發(fā)了化學(xué)家們對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的廣泛研究,以求人類(lèi)擺脫對(duì)石油燃料的依賴(lài),從根本上解決能源危機(jī),這是科學(xué)家們前行的初心和動(dòng)力,經(jīng)過(guò)接力式研發(fā),創(chuàng)造了擺脫石油依賴(lài)把電“存”起來(lái)的奇跡。其中的佼佼者包括發(fā)現(xiàn)過(guò)渡金屬氧化物作為新型陰極材料、推出首款可充電鋰電池原型樣品的威廷漢,發(fā)現(xiàn)更適合的陰極材料、并且令電池能更安全、輸出電能更多的古迪納夫,以及優(yōu)化鋰電池性能、與古迪納夫合作將學(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化為商用的吉野彰。
隨著嵌入式設(shè)備運(yùn)用的普及,人們對(duì)設(shè)備便攜化的需求也在逐漸增強(qiáng)。而設(shè)備便攜的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)電池的使用。傳統(tǒng)的鎳鉻和鎳氫蓄電池的體積、質(zhì)量大,污染嚴(yán)重。而鋰離子電池具有體積小、質(zhì)量輕、能量密度大和性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。
相對(duì)于有著百年“老資格”的鉛酸電池來(lái)說(shuō),鋰離子電池是個(gè)“新生代”,在“冰與火”的博弈中,鋰離子電池越來(lái)越顯示出重量輕、環(huán)保優(yōu)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),而鉛酸電池明顯感到被政策和市場(chǎng)雙重?cái)D壓的危機(jī)。
同等容量的情況下,鋰離子電池重量是鉛酸電池的1/5-1/3,因而鋰離子電池的體積較小。智能手機(jī)越來(lái)越薄,鯉離子電池功不可沒(méi)。
傳統(tǒng)的鉛酸電池是重金屬鉛制作而成,在生產(chǎn)和使用后的廢棄過(guò)程中鉛都會(huì)造成污染,這明顯有悖于綠色發(fā)展的理念。而鋰離子電池?zé)o論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢,都不含有鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素,因而對(duì)環(huán)境污染較少。
鋰離子電池循環(huán)壽命長(zhǎng),其中磷酸鐵鋰電池可以完全充放電2000次,且無(wú)記憶效果,隨充隨放。而鉛酸電池的循環(huán)壽命最多只有磷酸鐵鋰電池的1/4。
正因?yàn)殇囯x子電池有上述諸多優(yōu)越性,所以其廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車(chē)、特種裝備、特種航天等多個(gè)領(lǐng)域。在“小”的電子物件上,鋰離子電池更有著廣泛應(yīng)用,如智能手機(jī)、電子表、CD唱機(jī)、攝影機(jī)等。
值得關(guān)注的是,新能源光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電需要穩(wěn)定的儲(chǔ)電裝置,高能量密度的鋰離子電池正好勝任這項(xiàng)工作。
可是,讓現(xiàn)代文明變得“輕松”的鯉離子電池,當(dāng)初卻不受市場(chǎng)待見(jiàn)。吉野彰回憶說(shuō),開(kāi)發(fā)鋰電池后起初3年完全賣(mài)不出去,精神上、肉體上壓力都很大。然而現(xiàn)代文明終究將鋰離子電池?cái)埲霊驯В藗兊纳钜沧兊谩氨銛y化”。
中國(guó)科學(xué)家在鋰離子電池研究方面也占據(jù)一席之地,其領(lǐng)軍人物是中國(guó)工程院院士、北京理工大學(xué)吳鋒教授和馬紫峰教授。2002年以來(lái),他倆先后聯(lián)合來(lái)自上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)和廈門(mén)大學(xué)的技術(shù)專(zhuān)家,與比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)一起開(kāi)展了動(dòng)力鋰電池材料以及應(yīng)用的技術(shù)開(kāi)發(fā)。馬紫峰團(tuán)隊(duì)完成的“磷酸鐵鋰動(dòng)力電池制造及其應(yīng)用過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目榮獲2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
目前,在我國(guó),以動(dòng)力鋰電池為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的全球銷(xiāo)量超過(guò)100萬(wàn)。
未來(lái)鋰離子電池研究的方向是大規(guī)模儲(chǔ)能,目前一大研究熱點(diǎn)是在固態(tài)鋰電池中,用鋰金屬作為負(fù)極來(lái)取代現(xiàn)在的石墨負(fù)極,若能成功,鋰電池容量能提高約十倍,這會(huì)將現(xiàn)代文明的“便攜化”更提高一大步。
從這個(gè)意義上說(shuō),今年三位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者是鯉離子電池研究的先驅(qū)者,人們?cè)凇氨銛y化”中會(huì)時(shí)時(shí)惦念著他們。
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