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锂离子电池让现代文明“便携化”

   日期:2019-11-23 21:42:06     来源:方水新闻网    浏览:216    评论:0    

10月9日,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·古德托(John b . good town)、英国科学家斯坦利·惠廷翰(stanley whittingham)和日本科学家阿基拉·吉野(akira yoshino),表彰他们在锂离子电池领域的特殊贡献。

2019年诺贝尔化学奖得主。照片/诺贝尔奖官方网站

诺贝尔委员会表示,三位科学家已经发明了便携式电池,人们可以在汽车、手机和其他设备中使用,这开启了电子设备便携化的进程。

石油危机爆发于20世纪70年代初,引发化学家们对电化学储能技术进行广泛研究,以摆脱人类对石油燃料的依赖,从根本上解决能源危机。这是科学家向前迈进的最初想法和动力。通过继电器的研发,从石油依赖中“节约”电力的奇迹已经创造出来。其中,杰出的包括发现过渡金属氧化物作为新阴极材料的威汀汉姆(Wittingham),推出了第一个可充电锂电池原型样品,找到了更合适的阴极材料,使电池更安全,输出更多电能。古德托还优化了锂电池的性能,并与古德托合作,将学术成果转化为商业化的吉野阿基拉。

随着嵌入式设备的普及,人们对便携式设备的需求逐渐增加。然而,不使用电池就无法实现便携式设备。传统的镍铬和镍氢电池体积大、质量大、污染严重。然而,锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高和性能稳定的特点。

与拥有100年“高级资格”的铅酸电池相比,锂离子电池是“新一代”。在“冰与火”的游戏中,锂离子电池表现出越来越轻、环保性好、寿命长的特点,而铅酸蓄电池则明显感受到被政策和市场挤压的危机。

在相同容量的情况下,锂离子电池的重量是铅酸电池的1/5-1/3,因此锂离子电池的体积较小。智能手机越来越薄,鲤鱼离子电池非常重要。

传统的铅酸电池是由重金属铅制成的,生产和使用后会在废弃过程中造成污染,这明显违背了绿色发展的理念。然而,锂离子电池不含有毒有害的重金属元素,如铅、汞、镉等。无论是生产、使用还是废弃,都会减少对环境的污染。

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锂离子电池具有长的循环寿命,其中磷酸铁锂电池可以完全充电和放电2000次而没有记忆效应,并且可以在充电时充电和放电。铅酸蓄电池的循环寿命仅为磷酸铁锂电池的1/4。

锂离子电池因其诸多优点被广泛应用于电动工具、电动汽车、军事装备、航空航天等领域。锂离子电池广泛用于“小”电子产品,如智能手机、电子表、cd播放器、照相机等。

值得注意的是,新能源光伏发电和风力发电需要稳定的储能装置,高能量密度锂离子电池正好适合这项工作。

然而,使现代文明“放松”的鲤鱼离子电池一开始并不受市场欢迎。吉野·阿基拉回忆说,锂电池在开发后的头三年不能出售,而且他们承受着巨大的精神和身体压力。然而,现代文明已经接受了锂离子电池,人们的生活变得“便携”。

中国科学家在锂离子电池的研究中也占有一席之地,他们的领军人物是中国工程院院士、北京理工大学的吴峰教授和马子峰教授。自2002年以来,他们与比亚迪、宁德时报等企业联合开发动力锂电池材料和应用技术,技术专家来自上海交通大学、北京理工大学、清华大学、复旦大学、南开大学和厦门大学。马子峰团队完成了“磷酸铁锂动力电池制造应用过程中的关键技术”项目,获得2018年国家科技进步奖二等奖。

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目前,在中国,锂电池驱动的电动汽车和混合动力汽车的全球销量超过100万辆。

锂离子电池未来的研究方向是大规模储能。目前,一个主要的研究重点是用固体锂电池中的锂金属代替目前的石墨阳极。如果成功,锂电池的容量可以增加十倍左右,这将进一步提高现代文明的“便携性”。

从这个意义上说,今年三位诺贝尔化学奖得主是鲤鱼离子电池研究的先驱。人们总是会在“便携性”中想到它们。

红星新闻签名作者蔡恩泽

编辑郭宇

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