在现代社会,电池技术的发展对我们的日常生活产生了深远的影响。从1800年意大利教授伏打发明了伏打电池开始,人类对电力的探索从未停止。然而,真正实现便携式电源的突破,是在100多年后,随着可充电锂离子电池的发明,这一技术成为了现代人类生活中的一项重大创新。
锂离子电池的起源与早期探索
电池技术的核心在于如何有效地存储和释放电能。电池本质上是一种使带电原子(离子)从一个点移动到另一个点的装置。任何电池设计的核心内容,都可以归结为制造出更好的阳极、阴极和电解质的材料。在众多电池技术中,锂离子电池因其高能量密度和可充电性而脱颖而出。
锂离子电池的发展历史中,有三位关键人物的贡献不可忽视。惠廷厄姆(Michael Stanley Whittingham)被誉为锂离子电池之父。他在斯坦福大学的研究中,发现了一种用层状材料制造电极的方法,这种材料可以将锂离子储存在硫化钛片中,从而实现锂离子在电极间的穿梭,形成可充电电池。惠廷厄姆于1977年获得专利,并授权给了埃克森美孚,为锂离子电池的商业化奠定了基础。
锂离子电池的创新突破与商业化进程
在惠廷厄姆的基础上,牛津大学的古迪纳夫(John Bannister Goodenough)教授进一步探索了锂离子电池的材料。1980年,他和实验室的学者一起发现了更优质的阴极材料钴酸锂(LiCoO2),这一发现显著提高了电池的容量和性能。1983年,他们又发现了更优质的阳极材料锰尖晶石,古迪纳夫的这些改良使得锂离子电池的容量是同类产品的三倍多,并且体积更小,为电池的小型化和高能量密度提供了可能。
同年,日本化学公司旭化成的研究员吉野彰,运用钴酸锂开发电池阴极,制造出世界上第一个可充电的锂离子电池原型。吉野彰在1985年克服了诸多技术问题,确立了可充电锂离子电池(LIB)的基本概念,并取得日本注册专利,为锂离子电池的商业化和普及铺平了道路。
锂离子电池的全球影响与诺贝尔化学奖的荣耀
锂离子电池因其极高的安全性、稳定的能量输出以及合理的价格,最终在1991年由SONY的团队首次商业化。这一里程碑事件标志着各类基于锂离子电池的应用设备开始迅猛发展,从智能手机到笔记本电脑,再到电动汽车,锂离子电池成为了驱动这些设备的核心能源。
2019年,古迪纳夫、惠廷厄姆和吉野彰因开发锂离子电池而获得了2019年诺贝尔化学奖,这一荣誉不仅是对他们个人贡献的认可,也是对锂离子电池在全球范围内产生深远影响的肯定。他们的工作不仅推动了电池技术的发展,也极大地改善了我们的生活质量,为全球的可持续发展做出了重要贡献。
锂离子电池的发展历程,是一段充满创新和挑战的旅程。从最初的实验室研究到全球范围内的商业化应用,锂离子电池不仅改变了我们使用电子设备的方式,也推动了整个消费电子行业的发展。今天,当我们享受着便携式电子设备带来的便利时,不应忘记那些为锂离子电池技术发展做出巨大贡献的科学家们。他们的远见和坚持,为我们的现代生活提供了源源不断的动力。
https://qz.com/338767/the-man-who-brought-us-the-lithium-ion-battery-at-57-has-an-idea-for-a-new-one-at-92
https://en.wikipedia.org/wiki/Akira_Yoshino
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%82%E7%A6%BB%E5%AD%90%E7%94%B5%E6%B1%A0
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A6%E7%BF%B0%C2%B7B%C2%B7%E5%8F%A4%E8%BF%AA%E7%BA%B3%E5%A4%AB
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E6%B1%A0
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E9%9B%BB%E6%B1%A0
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%8F%E6%89%93%E7%94%B5%E5%A0%86
作者:胡桃夹子科普创作团队
审核:孙轶飞河北医科大学医学教育史研究室主任
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