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很少看到一中元素在学术舞台上扮演中心人物,但2019年诺贝尔化学奖的主角却是一个起源于世界大爆炸的陈旧化学元素——锂。

10月9日,瑞典皇家科学院宣告将2019年诺贝尔化学奖颁发约翰⋅古迪纳夫(John B. Goodenough),斯坦利⋅威廷汉(M. Stanley Whittinconnectgham)和吉野彰(Akira Yoshino),以赞誉他们在锂离子电池范畴的奉献。

锂电池的故事要从锂元素被发现讲起

1817年,瑞典化学家化学Johan August Arfwedson和Jns Jacob Berzelius初次将锂从一个瑞典小岛的矿石样本中提取出来。其时,Berzelius以希腊语中的“石头、石approach子”命名了它。

尽管这孔乙己个姓名听起来很重,但其实,锂是最轻的固体元素——这或许便是为什么,咱们有时候不会注意到随身携带的手机。 周逸辞

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更精确的来说,瑞典化学家实际上并没有发现纯的金属锂,而是以盐的方式发涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 现锂离子。纯锂是一种十分不安稳的元素,有必要贮存在石油中,避免它涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 与空气发作反响。

锂的缺点是它的反响性,但这恰恰也是它的优势。

20世纪70年代初,Stanley Whittingham开发第一个功用性锂电池时,他运用锂的巨大驱动力来开释外层电子。

1980年,John Goodenough将电池的潜力翻了一番,为更强壮、更有用的电池创造了适宜的条件。 无忧行

1985,Akira Yoshino成功地从电池中消除纯锂。他选用锂离子作为资料,比纯锂更安全。

这一测验时的电池进行了人们的实际生活。锂离子电池给人类带来了许多优点,它使笔记本电脑、手机、电动轿车的开展以及太石萱阳能和风能放疗发电的贮存成为了或许。

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Stanley Whittingham将锂带入了电池

20世纪中叶,全球轿车保有量涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 上升,轿车尾气进一步加重了大城市的空气污染。于此一起,人们日益认识到石油资源有限的,这使轿车制作商和石油公司拉响了警报。为了生计,他们计划出资电动轿车和代替动力。

不过,电动轿车和代替动力都需求能够存储很多能量的强壮电池。其时,市场上只要两种类型的可充电电池——重铅电池和镍镉电池。

是Stanley Whittingham把金属锂带入了电池,也是它成为了这个故事的主角。他将锂作为新电池的负极。

锂不是一个随机挑选; 在电池中,电子应从负极(阳极)流向正极(阴极)。 因而,负极应包括一种易于开释电子的资料,而在一切元素中,锂是最简单释千手观音舞蹈放梦见掉牙齿电子的资料。

Stanley Whittingham的试验创造出了在室温下作业的可充电锂电池,并且具有巨大潜力。 之后,他前往纽约埃克森美孚总部,在大西安是哪个省约十五分钟的会议之后,埃克森美孚办理团队决议:将运用Whittingham的发现开宣布一种商业上可行的电池。

第一批可充电电池的电极中有固体资料,与电解质发作化学反响时会损坏电池。

石油危机激起Goodenough对电池的爱好

John Goodenough年少越洋追寻电影国语时在阅览方面有很大的妨碍,他因而被数学和物理学所招引。与1970年代的很多人相同,Goodenough感涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 受到了石油危机的影响,期望为代替动力开展做出奉献,并因而进入了动力研讨范畴。

Goodenough了解到Stanley 李小璐微博Whittingham的革新性电池,但他对物质内部的专门知识告知他,假如用金属氧化物涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 代替金属硫化物制作电池的正极,电池的潜力会更大。

他的研讨小组开端寻觅一种金属氧化物,要求是当它嵌入锂离子时能发生高压,但当锂离子被移除时,它不会溃散。

这项系统性的研讨比Stanley Whittingham所预期的要成功得多。Goodenough用钴酸锂作为电池正极资料,所制成的电池功率简直到达4伏。

1980年,他宣布论文介涨姿态|2019年诺贝尔化学奖“主人公”锂电的此生宿世-必威体育 betwayapp_betwayapp_必威官网注册登录 绍了这种新式正极资料,它的分量很轻拔刀队之歌,却能生产出洗衣机修理功用强壮的高容量电池。

Goodenough开端在锂电池的正极中运用钴酸锂。 这使电池的潜力翻倍,并使其功用更强壮。

吉野彰制作首款商业上可行的锂离子电池

吉野彰开端在Goodenough的基础上,用钴酸锂作为电池的正极,并测验运用各种碳基资料作为负极。后来,他在负极中运用石油工业的副产品——石油焦。成果显现,他以此开宣布的电池更为安稳,并且分量轻、容量大,能显着发生4伏电压。

这类电池的作业原理不根据任何有害的化学反响,而是依托锂离子在电极之间来回活动,运用寿命很长,在功能下降之前能够充电数百次。另一个很大的优势是。这类电池中没有运用纯锂,保证了安全性。

吉野彰开发了第一个商业上可行的锂离子电池。

1991年,日本一家大型电子公司开端出售第一批锂离子电池,这引发了一场电子革新。尔后,手机变得越来越小,电脑变得愈加便携,MP3播放器和平板电脑也得到了开展。

近年来,世界各地的研讨人员都在寻觅更好的电池,但还没有人成功地创造出超越锂离子电池的高容量、高电压的电池。

与此一起,锂离子电池也得到了改善,例如John Goodenough用磷酸铁替代了钴酸锂,使电池愈加环保。

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