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新材料不断产生锂电池未来会更精彩

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-11-01 09:23    浏览量:
近日,2019年诺贝尔化学奖颁给了美国德州大学奥斯汀分校约翰·古迪纳夫、美国纽约州立大学宾汉姆分校斯坦利·威廷汉和日本旭化成株式会社吉野彰三人,以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。那么,锂电池是如何研发出来的?未来的发展将会怎样?
 
1 没有锂电池就没有移动智能生活
 
我们早已生活在一个“可充电的世界”,但真正带来电子设备便携化,开启了现代移动生活的则是锂电池。可以说,如果没有锂电池,就没有我们现在的移动智能生活。
 
锂电池因重量轻、可充电、功能强大且便携,被广泛应用于从手机到笔记本电脑等各个领域。它在全球范围内用于为便携式电子设备供电,我们使用这些便携式电子设备通讯、工作、学习和娱乐。
 
锂电池还促进了长续航电动汽车的开发以及来自可再生能源(例如太阳能和风能)的能量存储,为实现一个无线(可移动)、无化石燃料的社会打下基石。可以说,锂离子电池作为能源存储器件,彻底地改变了人类的生活。
 
此次诺贝尔化学奖授予三位锂电领域的科学家,是对每一位为锂电池从无到有、从实验室走向商业化做出贡献的锂电从业者的认可,是对仍在从事锂电研究和志在继续推动清洁、便携社会发展的人们的激励。
 
2 石油危机直接促成了锂电池研发
 
20世纪70年代,石油危机直接促成了锂电池研发。美国石油巨头埃克森公司判断,石油资源作为典型不可再生资源,将在不久之后面临枯竭,于是组建团队开发下一代替代石化燃料的能源技术。
 
而锂电池就是人们提出的新型电池之一。当时,供职于埃克森公司的斯坦利·威廷汉提出了一种全新的材料二硫化钛作为正极材料,可以在分子层间储存锂离子。当其与金属锂负极匹配时,电池电压高达2V。
 
然而,由于金属锂负极活性高,带来极大安全风险,这种电池并未获得推广。但科学家们并未放弃探索,既然问题出在电极材料上,或许替换电极就能解决问题。
 
当时在英国牛津大学的无机化学实验室担任主任的古迪纳夫推断,采用金属氧化物替代硫化物作为正极,可以实现更高电压,改善锂离子电池的性能。
 
1980年,古迪纳夫用钴酸锂作为电池正极,可将电池的电压提高到4V。钴酸锂的横空出世是锂离子电池领域的极大突破,它至今仍是便携式电池的主力正极材料。
 
3 上世纪90年代出现首个商用锂电池
 
但受制于金属锂负极的不稳定特性,当时锂离子电池的安全性仍是严重的问题。1985年,日本科学家吉野彰采用石油焦替换金属锂作为负极,用钴酸锂作为正极,发明了首个可用于商业的锂离子电池。
 
1991年,日本索尼公司发布了首个商用锂离子电池。
 
经过三十多年的工业化发展,锂离子电池的能量密度、成本和安全性取得了长足进步,并深入到我们生活的方方面面。

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