我要投稿   新聞熱線:021-60850333
“不能托運的鋰電池”終獲諾貝爾化學獎,未來它將如何“續航”?

2019-10-10 13:13:12

來源:東方網 作者:傅文婧 選稿:實習生 賀江敏

  東方網記者傅文婧10月10日報道:2019年諾貝爾化學獎于10月9日揭曉,約翰‧B‧古迪納夫、M‧斯坦利‧威廷漢和吉野彰因對鋰離子電池發展的巨大貢獻獲獎。小小的鋰電池,在改變人類生活方式的歷史上具有里程碑式的意義,無論是智慧手機、平板電腦還是電動汽車……今年的諾貝爾化學獎在我們的生活中早已不可或缺。

約翰‧B‧古迪納夫

  “一年前我就預測過,這三位將來會獲得諾獎。”上海交通大學汽車動力電池材料研究所副所長、化學化工學院楊立教授在接受東方網採訪時表示,在他看來,三位獲獎人在近幾年的諾貝爾化學獎得獎名單中當屬“實至名歸”,含金量很高。

  鋰離子電池最大的優點在於能量密度高、體積又比較小,在日常生活的應用極為廣泛。在本次獲獎的三位科學家中,約翰‧B‧古迪納夫主要研究鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料,威廷漢指出二硫化鈦是能作為正極的新一代固體材料,而吉野彰則將這些材料運用到鋰電池的研發當中,“三個人殊途同歸走向了同一個目標。”據楊立教授介紹,過去在電池的正極材料中幾乎沒有使用過含鈷酸鋰的材料,而就在吉野彰研發鋰電池的過程中,古迪納夫剛好發表了研究文章,吉野彰由此將這一材料投入到鋰電池製造上。

M‧斯坦利‧威廷漢

  另一方面,吉野彰就職的旭化成公司研發出了一種新型碳材料,剛好能夠解決過去鋰電池原型中聚乙炔材料過輕,讓鋰電池難以小型化的問題,最終促成了當下使用的鋰電池的誕生。

吉野彰

  自1991年新力公司將鋰離子電池投入市場應用,近30年來,鋰電池已在生活中無處不在。但時至今日的鋰電池仍然具有一定的安全隱患。在乘坐飛機時,許多國家的民航部門都對攜帶鋰電池有嚴格的安全規定。例如,充電寶不能托運,必須放在手提行李上隨身攜帶,而手機爆炸、電動車爆炸等安全事故也曾多次發生。楊立教授表示,鋰電池的結構由正極、負極、電解液和隔膜組成,因為電解液具有揮發性和可燃性,所以才會存在安全隱患。部分手機廠商為提升電池的能量密度,使用了較薄的隔膜以便儲存更多電能。但變薄的隔膜生産難度大,容易産生品質問題,進而使得隔膜不能有效隔離電池的正負極,最終引發電池短路甚至發生爆炸。

  如何進一步提升鋰電池的安全性,是鋰電池研究的首要目標。“安全性必須是第一位的。”楊立教授表示,目前他們正在研究的方向是全固態的鋰電池,“將目前鋰電池中的電解液和隔膜整合成固態電解質,而且要不可燃。”此外,電解液和隔膜一旦能“合二為一”,電池的體積也將更加緊湊,能量密度也就更高。如能實現這一研究目標,今後鋰電池的安全性能將進一步提升,發展前景也將更為廣闊與持久。

  談及鋰電池應用的長期發展前景,楊立教授展望,未來鋰電池如能實現無線充電將是一種理想狀態,“所謂電池,就是一個能量的易拉罐。如果能實現無線充電技術,那麼電動汽車也可以大大減輕自身重量。將來,鋰電池和太陽能、風能配合使用可能是更好的出路。”

上一篇稿件

下一篇稿件