来源： 时间：2022-12-18 08:35:18
2019诺贝尔化学奖授予斯坦利·惠廷汉姆，约翰·古德纳夫和吉野晃，以表彰他们开发锂离子电池。这三位科学家在各自的职业生涯中塑造了现在最受欢迎的电池，包括智能手机、笔记本电脑和电动汽车等所有可充电设备。这些电池重量轻，可充电且功能强大，除了尺寸紧凑外，它们还可以存储来自太阳能和风能的大量能量。
在石油危机期间，锂离子电池的基础被搁置在20世纪70年代。英裔美国科学家斯坦利·惠廷汉姆 (Stanley Whittingham) 致力于开发制造无化石燃料技术的方法。他开始研究超导体，并发现了一种高度能量丰富的材料，用于在锂电池中创建创新的阴极。该阴极由二硫化钛制成，在分子水平上，二硫化钛具有可以容纳-插层-锂离子的空间。电池的阳极部分由金属锂制成。这导致电池的电位超过2伏。但是，金属锂具有反应性，电池的爆炸性太大，无法使用。
大约在这个时候，美国科学家约翰·古德纳夫 (John Goodenough) 曾预测，如果使用金属氧化物代替金属硫化物制造阴极，它将具有更大的潜力。1980年，经过系统的搜索，Goodenough证明了具有插层锂离子的氧化钴可以产生多达4伏的电压。这是电池领域的一项重大突破，将导致产生功能强大的电池。
日本化学家吉野明以古德纳夫的阴极为基础，制造了第一个商业上可行的锂离子电池1985年。他没有在阳极中使用活性锂，而是使用了石油焦，一种碳材料，它可以像阴极的氧化钴一样嵌入锂离子。结果，产生了一种重量轻，耐磨的电池，该电池可以在电池性能下降之前充电数百次。锂离子电池的优点是它们不基于分解电极的化学反应。相反，它们基于在电池的阳极和阴极之间来回流动的锂离子。
如今，锂离子电池内部有四个关键组件: 正极上有锂的阴极，负极上有石墨的阳极，充当催化剂和电子屏障的电解质以及电子移动的外部电路。使用时，电池内部的离子从阳极移动到阴极，迫使电子做同样的事情，在这个过程中，电源被提供给智能手机。当手机充电时，离子和电子以逆流方式移动，该逆流从锂阴极到石墨阳极，在那里存储电荷。
自从锂离子电池1991年在市场上推出以来，它们彻底改变了人类使用便携式设备的方式。如今，锂离子电池几乎用于所有类型的小工具，例如智能手机，笔记本电脑，电动汽车，相机，智能手表等。
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