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创造一个超长待机的世界我们离不开锂

发布日期:2019-10-10 作者:责任编辑NO。杜一帆0322

科技日报记者 张梦然

2019年,诺贝尔化学奖颁发给了研制锂离子电池的科学家。

一波三折,人心所向。

三位科学家,他们“征服”了锂离子,为一切人创造了一个可重复充电“超长待机”的国际。时至今日,锂离子电池这种轻盈、可充电且功能强大的创造,呈现在每个人都了解不已的手机、笔记本电脑、电动汽车等简直一切电子类产品中。它还能够存储来自太阳能和风能的巨大能量,从而使无化石燃料社会成为或许。

人人都爱锂离子电池

现在,于全球规模内,你都能看到锂离子电池正在为人类的日常活动供给动力。其间最常见的办法便是为便携式电子设备供电。

图片来自网络

咱们离不开它。由于每天你都要运用这些便携式电子设备进行通讯、作业、学习、听音乐以及查找常识。一同,锂电池还促进了长途电动汽车的开发,以及对可再生能源(例如太阳能和风能)的能量存储。

追溯起来,锂离子电池的根底,其实是在1970年代的石油危机期间奠定的。本年的获奖者之一斯坦利·惠廷厄姆,致力于开发或许带来无化石燃料能源技能的办法。他通过研讨超导体发现了一种能量非常丰富的资料,将其用于在锂电池中创立新的阴极——它由二硫化钛制成的,该二硫化钛在分子水平上具有能够包容(嵌入)锂离子的空间。

惠廷厄姆的锂电池的长处是锂离子储存在阴极中的二硫化钛中。运用时,锂离子从阳极中的锂流向阴极中的二硫化钛,给电池充电时,则锂离子反向回流。

电池的阳极部分,则由金属锂制成,这种金属具有激烈的开释电子的动力。

尽管一个电池就此发生了。可是金属锂适当生动,容易发生化学反响,导致电池具有爆炸性,还无法运用。

正负极资料的困难挑选

被誉为“锂电池之父”的约翰·古迪纳夫曾作出了一项猜测,他以为假如运用金属氧化物而不是金属硫化物制成阴极,则阴极将具有更大的潜力。通过细心地查找与研讨,他在1980年证明了嵌入了锂离子的氧化钴,能够发生高达4伏的电压。这是一项重要的效果。

被誉为“锂电池之父”的古迪纳夫,本年现已97岁。图片来自网络

打破呈现在1985年,在古迪纳夫对电池阴极研讨的根底上,本年获奖者之一吉野彰总算成功创立了首个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极中运用反响性锂,而是运用了石油焦炭,这种碳资料,能够像阴极的氧化钴相同,让锂离子嵌入。

古迪纳夫开端在锂电池阴极中运用氧化钴,使电池潜力增加了一倍,而且使其功率大为进步。

所以,人们看到了一种重量轻且坚固耐用的电池,在其功能下降之前乃至能够充电数百次。而这种锂离子电池最大长处在于,它们不再是根据分化电极的化学反响,而是根据锂离子在阳极和阴极之间来回活动。

彻底改变了你我的日子

自从1991年,日本索尼公司将锂离子电池初次投入商场,这种电池就彻底改变了咱们的日子。一方面原因,它是当今社会最主要的便携式能量源;另一方面,它们奠定了无化石燃料社会的根底——而这一点,对人类的现在和将来含义巨大。

吉野彰开发了第一个商业上可行的锂离子电池。他在阴极中用了古迪纳夫的锂—钴氧化物,但在阳极用了一种碳资料——石油焦炭,它也能够嵌入锂离子。电池不再是根据分化电极的化学反响,而是根据锂离子在阳极和阴极之间来回活动,这使电池的寿数大大延伸。

锂电池曾和晶体管一同被视作“电子工业中最巨大的创造”,而晶体管的创造人巴丁,早已在1956年取得诺贝尔物理学奖。所以许多年来,每年的猜测抢手范畴,都有锂离子电池的身影。

其实,正是锂电池的呈现拓宽了晶体管的使用规模。可商业化出产的锂电池走到人们身边,告知人们无需再依靠需求晶体管的粗笨电子设备。所以,智能手机、笔记本电脑、平板电脑敏捷挤占了商场。是电池技能的打破,为便携电子设备职业带来了极大的革新。

现在的锂电池工业,年产现已挨近几十亿美元。这个国际仍在需求锂离子电池,这个国际更需求一个绿色的未来。

来历:科技日报 文中图片除注明外均来自诺贝尔奖官网

修改:张爽(实习)

审阅:朱丽

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