钜大LARGE | 点击量：1007次 | 2020年07月16日
让现代文明“便携化”的锂离子电池
诺奖委员会表示，三位科学家发明了轻便的可携带电池，让人们可以在车和手机等设备中使用，开启了电子设备便携化进程。
上世纪70年代初爆发的石油危机，引发了化学家们对电化学储能技术的广泛研究，以求人类摆脱对石油燃料的依赖，从根本上解决能源危机，这是科学家们前行的初心和动力，经过接力式研发，创造了摆脱石油依赖把电“存”起来的奇迹。其中的佼佼者包括发现过渡金属氧化物作为新型阴极材料、推出首款可充电锂电池原型样品的威廷汉，发现更适合的阴极材料、并且令电池能更安全、输出电能更多的古迪纳夫，以及优化锂电池性能、与古迪纳夫合作将学术成果转化为商用的吉野彰。
随着嵌入式设备运用的普及，人们对设备便携化的需求也在逐渐增强。而设备便携的实现离不开电池的使用。传统的镍铬和镍氢蓄电池的体积、质量大，污染严重。而锂离子电池具有体积小、质量轻、能量密度大和性能稳定的特点。
相对于有着百年“老资格”的铅酸电池来说，锂离子电池是个“新生代”，在“冰与火”的博弈中，锂离子电池越来越显示出重量轻、环保优、寿命长等特点，而铅酸电池明显感到被政策和市场双重挤压的危机。
同等容量的情况下，锂离子电池重量是铅酸电池的1/5-1/3，因而锂离子电池的体积较小。智能手机越来越薄，鲤离子电池功不可没。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
传统的铅酸电池是重金属铅制作而成，在生产和使用后的废弃过程中铅都会造成污染，这明显有悖于绿色发展的理念。而锂离子电池无论生产、使用和报废，都不含有铅、汞、镉等有毒有害重金属元素，因而对环境污染较少。
锂离子电池循环寿命长，其中磷酸铁锂电池可以完全充放电2000次，且无记忆效果，随充随放。而铅酸电池的循环寿命最多只有磷酸铁锂电池的1/4。
正因为锂离子电池有上述诸多优越性，所以其广泛应用于电动工具、电动汽车、特种装备、特种航天等多个领域。在“小”的电子物件上，锂离子电池更有着广泛应用，如智能手机、电子表、CD唱机、摄影机等。
值得关注的是，新能源光伏发电和风力发电需要稳定的储电装置，高能量密度的锂离子电池正好胜任这项工作。
可是，让现代文明变得“轻松”的鲤离子电池，当初却不受市场待见。吉野彰回忆说，开发锂电池后起初3年完全卖不出去，精神上、肉体上压力都很大。然而现代文明终究将锂离子电池揽入怀抱，人们的生活也变得“便携化”。
中国科学家在锂离子电池研究方面也占据一席之地，其领军人物是中国工程院院士、北京理工大学吴锋教授和马紫峰教授。2002年以来，他俩先后联合来自上海交通大学、北京理工大学、清华大学、复旦大学、南开大学和厦门大学的技术专家，与比亚迪、宁德时代等企业一起开展了动力锂电池材料以及应用的技术开发。马紫峰团队完成的“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”项目荣获2018年度国家科学技术进步奖二等奖。
目前，在我国，以动力锂电池为动力源的电动汽车和混合动力电动汽车的全球销量超过100万。
未来锂离子电池研究的方向是大规模储能，目前一大研究热点是在固态锂电池中，用锂金属作为负极来取代现在的石墨负极，若能成功，锂电池容量能提高约十倍，这会将现代文明的“便携化”更提高一大步。
从这个意义上说，今年三位诺贝尔化学奖获得者是鲤离子电池研究的先驱者，人们在“便携化”中会时时惦念着他们。
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