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锂电池获得诺贝尔化学奖成功逆袭

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锂电池获得诺贝尔化学奖成功逆袭

发布日期:2019-10-10 作者: 点击:

德克萨斯大学奥斯汀分校的JohnB.Goodenough ,纽约州立宾汉姆顿大学的M.Stanley Whittingham和日本名城大学的Akira Yoshino,以表彰他们在锂电池领域的贡献。


其实锂电池早已经深入了我们生活的方方面面。它重量轻、能量密度高,广泛的被应用于各种便携式电子设备供电。它还促进了远程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。锂离子电池的理论基础是在1970年代的石油危机期间奠定的。当时,Stanley Whittingham致力于开发替代化石燃料的能源技术的方法。他研究了超导体,并发现了一种能量非常丰富的材料,并将其用于在锂电池的阴极材料。

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电池的阳极部分由金属锂制成。我们知道,锂具有强烈的释放电子的倾向。这使得它在应用于电池时能够放电产生很高的电压。然而,也是由于金属锂具有较高的反应活性,电池爆炸的风险较大,无法投入实际的生活所用。后来,John Goodenough预测,如果使用金属氧化物而不是金属硫化物制成阴极,电池可以产生更大的电压。随后,经过漫长而科学的探索和研究,他在1980年证明了嵌入了锂离子的氧化钴可以产生多达4伏的电压。这是一项非常重要的突破,将带来电压更加强大的电池。

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吉野明(Akira Yoshino)在Goodenough所发现的的阴极材料的基础上,于1985年研究出了首个商业上可行的锂离子电池,其工作主要是针对阳极材料的改进。他没有使用反应活性较高的锂,而是使用了石油焦炭(一种碳材料),这种碳材料像阴极的氧化钴一样可以嵌入锂离子中。吉野明的发现为锂电池的商用作出了重大推动。这种新的阳极材料制得的电池具有重量轻,坚固耐用的特点,循环充电上百次才有显著的性能下降。

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锂离子电池的优点在于,它们不是基于电极的化学反应,而是基于锂离子在阳极和阴极之间来回流动而充放电。自从1991年首次进入市场以来,锂离子电池彻底改变了我们的生活,奠定了便携式能源社会的基础,极大的促进了社会发展。



本文内容部分编译自诺贝尔奖官方网站,图片等内容来自瑞典皇家化学学会。


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关键词:锂电池,诺贝尔化学奖

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