三位科学家因锂电池而获奖

北京时间10月9日，2019年诺贝尔化学奖揭晓，均分900万瑞典克朗奖金的三位科学家分别是美国的约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉和日本的吉野彰，他们获奖的原因是发明了轻便的可携带锂电池，推动了电子设备的便携化。其中古迪纳夫今年97岁，打破了去年物理学家阿瑟·阿什金的记录，成为获奖时年龄最大的诺贝尔奖得主。

仔细算一下的话，900万瑞典克朗大约折合人民币645万元左右，也就是说，如果按人民币计算，每人平均分得200多万元。不过，三位科学家为社会带来的财富可远远超过这个数字，仅我国2016年锂电子产业规模就达到1280亿元，占全球的40%左右。更为关键的是，如果没有锂电池，从电子手表、智能手机、数码相机、笔记本电脑到智能可穿戴设备，这些都将无从谈起。可以说，如果没有锂电池，特别是可以充电的锂离子电池，电子消费产品不会像今天这般普及，人类社会的模样将大为不同。

锂电池一般分为锂电池和锂离子电池，前者不可以充电，比如汽车钥匙里常见的纽扣电池；后者则是充电电池，比如如今的智能手机电池。科学家很早就意识到，锂在电池方面大有可为，这是因为，作为一种碱金属，锂的密度最小，比水还要轻，是最轻的碱金属元素，且在已知元素中金属活动性最强，并且，锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层，使得锂容易极化其他的分子或离子，自己本身却不容易受到极化。还有一点不容忽视，虽然位列稀有金属，但锂在地球上的储量却不稀有，已知含锂的矿物有150多种，我国的锂矿资源也非常丰富。

早在1855年，科学家们就通过电解氯化锂得到了大块的锂。最早的锂电池是由爱迪生发明的，但是在很长一段时期，由于锂金属的化学特性活泼，加工和使用的环境要求高，所以锂电池并没有得到应用。后来，微电子技术发展，电子设备逐渐小型化，锂电池才有了更多应用舞台，最早投入实际应用的锂电池，是用于心脏起搏器。

作为可充电电池，锂离子电池依靠锂离子在正负极之间移动来工作。20世纪70年代，威廷汉采用硫化钛作为正极材料，用金属锂作负极，制成首个锂离子电池。不过，由于锂的化学反应强烈，所以后来的研究方向，逐渐变成寻找锂化物来替代金属锂用于电池。从20世纪90年代中期开始，锂离子电池逐渐投入应用。

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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%

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1980年，古迪纳夫和日本科学家水岛公一在牛津大学发现可用于锂离子电池的钴酸锂。1985年，钴酸锂被旭化成公司的吉野彰运用开发电池阴极，彻底摒弃金属锂，完成了最初的可商业化的锂离子电池，到1991年，索尼公司和旭化成公司成功发布第一个商用锂离子电池。从此，“大哥大”不见了，笔记本电脑走向市场，各类携带式电子设备的重量和体积大大减小，使用时间也得以延长。另外，由于锂离子电池不含有金属镉，所以不会像镍镉电池那样产生镉污染。