當(dāng)你用移動(dòng)終端瀏覽諾獎(jiǎng)最新消息時(shí)，是否會(huì)想到，你手中移動(dòng)終端的供電者——鋰電池，就是今年的諾獎(jiǎng)成果！
北京時(shí)間10月9日下午，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2019年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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?cè)阡囯姵仡I(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)。
人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛使用的鋰電池，何以成為諾獎(jiǎng)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(zhēng)造成了第一次石油危機(jī)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家認(rèn)識(shí)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(fēng)能等可再生能源的儲(chǔ)能裝置。因此，各國(guó)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。他起草了鋰電池的初始設(shè)計(jì)方案：硫化鈦為正極材料、金屬鋰為負(fù)極材料——這被證明是一個(gè)可以充放電的電池。困擾科學(xué)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(shí)間的推移，人們發(fā)現(xiàn)用金屬鋰做負(fù)極并不安全。鋰電池會(huì)隨著使用次數(shù)的增加不斷析出枝晶，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(jiǎng)史上最年長(zhǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)吖诺霞{夫教授功不可沒。
1980年，古迪納夫團(tuán)隊(duì)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(yīng)用在各類主流消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，加上鋰鋁合金的負(fù)極，他將人類帶入了便攜式移動(dòng)電話和筆記本電腦的時(shí)代。
1997年，已經(jīng)75歲的古迪納夫和他的團(tuán)隊(duì)又開發(fā)了另一種更加穩(wěn)定安全的正極材料磷酸鐵鋰。它是目前電動(dòng)汽車、電動(dòng)大巴、電動(dòng)船舶、大規(guī)模儲(chǔ)能、通信基站、數(shù)據(jù)中心等所用電池的主流材料。
只有更廣泛的應(yīng)用才能推動(dòng)鋰電池的進(jìn)一步發(fā)展。如何將實(shí)驗(yàn)中的電池材料集成為可用的器件，真正應(yīng)用于小型物件呢？日本科學(xué)家吉野彰做到了。
1990年，在經(jīng)過10年的研究之后，當(dāng)時(shí)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(fù)極，結(jié)合古迪納夫的鈷酸鋰正極，這種電池變得更安全，大大降低了自燃風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)吉野彰的研究，索尼公司于1991年正式推出全球首款商用鋰電池。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(jìn)一步提升。
與鉛酸電池、鎳硅電池等相比，鋰電池具有能量密度高、壽命長(zhǎng)、沒有記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)異的電池。
想當(dāng)年，電動(dòng)汽車的發(fā)明遠(yuǎn)早于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明。然而，隨著內(nèi)燃機(jī)效率的不斷提升，電池因能量密度不夠高而使電動(dòng)汽車黯淡退場(chǎng)?，F(xiàn)在，電動(dòng)汽車重新回到了人們視野中，一個(gè)重要的前提就是當(dāng)初為了替代石油的鋰電池，如今終于承擔(dān)起了重要的歷史使命。
目前，全球鋰電池行業(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(zhǎng)。鋰電池滲透進(jìn)了人類生活的方方面面，它的發(fā)明更是支撐起了人類社會(huì)高新技術(shù)的不斷發(fā)展。
很顯然，鋰電池成為諾獎(jiǎng)成果，當(dāng)之無愧！
