鉅大LARGE | 點擊量：1032次 | 2020年07月16日
讓現(xiàn)代文明“便攜化”的鋰離子電池
諾獎委員會表示，三位科學(xué)家發(fā)明了輕便的可攜帶電池，讓人們可以在車和手機等設(shè)備中使用，開啟了電子設(shè)備便攜化進程。
上世紀70年代初爆發(fā)的石油危機，引發(fā)了化學(xué)家們對電化學(xué)儲能技術(shù)的廣泛研究，以求人類擺脫對石油燃料的依賴，從根本上解決能源危機，這是科學(xué)家們前行的初心和動力，經(jīng)過接力式研發(fā)，創(chuàng)造了擺脫石油依賴把電“存”起來的奇跡。其中的佼佼者包括發(fā)現(xiàn)過渡金屬氧化物作為新型陰極材料、推出首款可充電鋰電池原型樣品的威廷漢，發(fā)現(xiàn)更適合的陰極材料、并且令電池能更安全、輸出電能更多的古迪納夫，以及優(yōu)化鋰電池性能、與古迪納夫合作將學(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化為商用的吉野彰。
隨著嵌入式設(shè)備運用的普及，人們對設(shè)備便攜化的需求也在逐漸增強。而設(shè)備便攜的實現(xiàn)離不開電池的使用。傳統(tǒng)的鎳鉻和鎳氫蓄電池的體積、質(zhì)量大，污染嚴重。而鋰離子電池具有體積小、質(zhì)量輕、能量密度大和性能穩(wěn)定的特點。
相對于有著百年“老資格”的鉛酸電池來說，鋰離子電池是個“新生代”，在“冰與火”的博弈中，鋰離子電池越來越顯示出重量輕、環(huán)保優(yōu)、壽命長等特點，而鉛酸電池明顯感到被政策和市場雙重擠壓的危機。
同等容量的情況下，鋰離子電池重量是鉛酸電池的1/5-1/3，因而鋰離子電池的體積較小。智能手機越來越薄，鯉離子電池功不可沒。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
傳統(tǒng)的鉛酸電池是重金屬鉛制作而成，在生產(chǎn)和使用后的廢棄過程中鉛都會造成污染，這明顯有悖于綠色發(fā)展的理念。而鋰離子電池無論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素，因而對環(huán)境污染較少。
鋰離子電池循環(huán)壽命長，其中磷酸鐵鋰電池可以完全充放電2000次，且無記憶效果，隨充隨放。而鉛酸電池的循環(huán)壽命最多只有磷酸鐵鋰電池的1/4。
正因為鋰離子電池有上述諸多優(yōu)越性，所以其廣泛應(yīng)用于電動工具、電動汽車、特種裝備、特種航天等多個領(lǐng)域。在“小”的電子物件上，鋰離子電池更有著廣泛應(yīng)用，如智能手機、電子表、CD唱機、攝影機等。
值得關(guān)注的是，新能源光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電需要穩(wěn)定的儲電裝置，高能量密度的鋰離子電池正好勝任這項工作。
可是，讓現(xiàn)代文明變得“輕松”的鯉離子電池，當初卻不受市場待見。吉野彰回憶說，開發(fā)鋰電池后起初3年完全賣不出去，精神上、肉體上壓力都很大。然而現(xiàn)代文明終究將鋰離子電池攬入懷抱，人們的生活也變得“便攜化”。
中國科學(xué)家在鋰離子電池研究方面也占據(jù)一席之地，其領(lǐng)軍人物是中國工程院院士、北京理工大學(xué)吳鋒教授和馬紫峰教授。2002年以來，他倆先后聯(lián)合來自上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南開大學(xué)和廈門大學(xué)的技術(shù)專家，與比亞迪、寧德時代等企業(yè)一起開展了動力鋰電池材料以及應(yīng)用的技術(shù)開發(fā)。馬紫峰團隊完成的“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應(yīng)用過程關(guān)鍵技術(shù)”項目榮獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。
目前，在我國，以動力鋰電池為動力源的電動汽車和混合動力電動汽車的全球銷量超過100萬。
未來鋰離子電池研究的方向是大規(guī)模儲能，目前一大研究熱點是在固態(tài)鋰電池中，用鋰金屬作為負極來取代現(xiàn)在的石墨負極，若能成功，鋰電池容量能提高約十倍，這會將現(xiàn)代文明的“便攜化”更提高一大步。
從這個意義上說，今年三位諾貝爾化學(xué)獎獲得者是鯉離子電池研究的先驅(qū)者，人們在“便攜化”中會時時惦念著他們。
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