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“不能托运的锂电池”终获诺贝尔化学奖,未来它将如何“续航”?

2019-11-06 09:21:34

今年的诺贝尔化学奖在我们的生活中早已不可或缺。上海交通大学汽车动力电池材料研究所副所长、化学化工学院杨立教授在接受东方网采访时表示,在他看来,三位获奖人在近几年的诺贝尔化学奖得奖名单中当属“实至名归”

资料来源:Orient.com。

东方网记者傅雯静10月10日报道:2019年诺贝尔化学奖于10月9日宣布。约翰·古德托、斯坦利·威廷汉姆和吉野·阿金因对锂离子电池的发展做出巨大贡献而获奖。无论是智能手机、平板电脑还是电动汽车,小锂电池在改变人类生活方式的历史上都具有里程碑意义...今年的诺贝尔化学奖在我们的生活中一直是不可或缺的。

"一年前,我预测这三个人将来会获得诺贝尔奖。"上海交通大学汽车动力电池材料研究所副所长、化学化工学院教授杨力教授在接受Orient.com采访时说,在他看来,这三位获奖者应该是近年来诺贝尔化学奖的“名副其实”,含金量很高。

锂离子电池的最大优势在于其能量密度高、体积小,在日常生活中应用广泛。在获得该奖项的三位科学家中,约翰·古德托(John B . Goodtoy)主要研究钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂阴极材料。威丁厄姆指出,二硫化钛是可用作阴极的新一代固体材料,而吉野·阿基拉将这些材料应用于锂电池的研发。"这三个人都达到了同一个目标。"杨力教授认为,过去含钴酸锂的材料很少用于电池的正极材料。当吉野·阿基拉正在开发锂电池时,古德沃刚刚发表了一篇研究文章。吉野·阿基拉因此将这种材料用于锂电池的制造。

另一方面,吉野秋叶上任的朝日华成公司开发了一种新型碳材料,正好可以解决锂电池原型中使用的聚乙炔材料太轻而不能使锂电池小型化的问题,最终促成了目前使用的锂电池的诞生。

自从索尼在1991年将锂离子电池投放市场以来,在过去的30年里,锂电池在我们的生活中无处不在。然而,如今锂电池仍然存在一定的安全隐患。飞行时,许多国家的民航部门对携带锂电池有严格的安全规定。例如,充电宝无法检查,必须随身携带,手机爆炸、电动车爆炸等安全事故已经发生多次。杨莉教授说锂电池的结构由正极、负极、电解液和隔板组成。因为电解质易挥发且易燃,所以存在安全隐患。一些手机制造商已经使用更薄的隔膜来增加电池的能量密度,从而存储更多的电能。然而,薄隔膜很难生产,并且容易出现质量问题,从而使得隔膜不能有效地隔离电池的正极和负极,并且最终导致电池短路或者甚至爆炸。

如何进一步提高锂电池的安全性是锂电池研究的首要目标。“安全必须放在第一位。”杨莉教授说,他们目前正在研究全固体锂电池,“将目前锂电池中的电解质和隔膜整合到不可燃的固体电解质中。”此外,一旦电解质和隔板可以“结合成一体”,电池的体积将更紧凑,能量密度将更高。如果这一研究目标能够实现,未来锂电池的安全性将进一步提高,发展前景将更加广阔和持久。

谈到锂电池应用的长期发展前景,杨力教授预测未来锂电池实现无线充电将是一种理想状态。“所谓的电池是一罐能量。如果能实现无线充电技术,电动汽车也能大大减轻自身重量。未来,锂电池、太阳能和风能可能是更好的出路。”