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锂电池的前世今生——诺贝尔化学奖获奖研究解读

发布时间:2019-11-10 07:51:31 来源:网络

美国媒体称,锂电池已经改变了世界,而且只能使用大约30年。今年的诺贝尔化学奖授予了三位与其关系密切的科学家。

根据美国网站Vaux 10月9日的一份报告,你正在阅读这篇文章的设备很可能是由锂电池供电的。锂电池正得到越来越广泛的应用。它不仅为我们口袋里的科技产品供电,也为电动汽车供电,有时还为住宅供电。

德克萨斯大学奥斯汀校区的工程学教授约翰·古德托、宾汉姆顿大学的化学教授斯坦利·惠廷翰和朝日新闻工业公司的化学家阿基拉·吉野将分享900万瑞典克朗(约合913,000美元)的奖金。

97岁的古德成为最老的诺贝尔奖获得者。他还没有退休。

诺贝尔委员会指出,这三位科学家“为无线和无化石燃料的社会创造了适当的条件,给人类带来了最大的利益”。因此,他们确实应得的。

然而,他们并没有以合作的方式完成他们的发明,而是通过在各自的岗位上不断提高彼此的成就而取得了成功。

正如诺贝尔委员会所说,锂电池的故事始于惠廷翰。20世纪70年代石油危机期间,他是埃克森的工程师。面对未来可能出现的石油短缺,该公司投入人力和财力开发可充电电池。当时,可充电电池体积庞大,重量沉重,输出功率太低。

惠汀汉姆考虑用锂元素制造一种新型电池。锂是元素周期表中最轻且最容易发生化学反应的元素之一(容易失去电子)。然而,这些使锂成为电池理想选择的特性也使它不稳定,容易着火。惠廷翰成功开发了我们今天看到的锂电池的前身。然而,这种电池有点危险,容易爆炸。当石油危机逐渐平息后,埃克森不再重视相关研究。

然后,在20世纪80年代,Goodtoy采用了这种设计并对其进行了改进,重新设计了电池的阴极,并将电池的输出功率从2伏提高到4伏。然而,电池仍然有点危险,因为阳极中的锂仍然会着火。

这让我们想到了吉野·阿基拉:他重新设计了电池的阳极,将锂包裹在碳中。这样,电池将是安全的,锂不会发生危险的反应。

诺贝尔委员会解释说:“后来,来自世界各地的研究人员搜索元素周期表,试图开发更好的电池,但迄今为止,还没有人成功地发明出比锂电池容量更大、电压更高的电池。”

因此,仍有很大的改进空间。为了实现电池储存更多可再生能源的目的——足以满足美国的所有能源需求,并帮助我们完全摆脱化石燃料——电池的能量密度必须增加。电池的价格也必须降低。

2017年,古德托曾告诉《纽约时报》记者:“在当今社会,重要的是我们必须摆脱对化石燃料的依赖。如果我们能生产像内燃机一样方便又便宜的电动汽车,我们就能实现道路上不排放二氧化碳的目标。”为了实现这个梦想,他仍在尝试探索下一代电池。

然而,目前锂电池仍然是建设零碳排放未来最重要的支柱之一。


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