鋰電池是怎么一路走過來的？【圖】

鋰電池是怎么一路走過來的？今年的諾貝爾化學獎，頒給了一個老年天團，以此來獎勵他們，對鋰電池做出的貢獻。

說起鋰電池，大家應該不陌生，它被廣泛應用在生活的各個方面，甚至沒它你都活不下去。

所以獲獎消息一出來，人們驀然回首望向手機，忍不住發(fā)出感嘆：

有很多小伙伴可能還不知道，這三位獲獎者，主要有哪些成就？看起來平平無奇的鋰電池，究竟牛在哪？不要急，接下來就為大家講解鋰電池的發(fā)展之路。

電池的原理

在了解電池之前，我們要先來說說原子。大家都知道，物質是由原子組成的，而原子是有原子核和電子組成的，它們倆的關系，就好像大爺遛鳥：

那么鳥有多少只，要根據大爺的實力來定，有的大爺賊弱，比如氫原子，就只有一只鳥。

而有的大爺實力強勁，比如氧原子，周圍圍著一堆鳥。

大家發(fā)現沒，這些鳥可不是瞎飛的，而是一層一層的飛。

一個穩(wěn)定的原子結構，最外層的電子數一般是這樣的：

但是呢，世上哪有那么多穩(wěn)定的事情，大部分時候，人生總是會出現各種幺蛾子，就比如：

于是，一個關于電池的故事就這么展開了…
 

話說，在一個電解質小區(qū)里，有兩棟樓。

這時候，正極樓里的大爺喬裝打扮一番，展開了誘惑大法。

而負極樓里的電子被愛情沖昏了頭腦，直接上演跑路戲碼，不帶一絲留戀。

如果負極樓里面的電子組團一起跑，奇跡就出現了：

所以這個故事告訴我們：

開個玩笑。這個故事，其實就是電池的原理，總結起來就是這樣子的：

利用正負極得失電子的原理，科學家們很早就發(fā)明出了電池，比如：

但是呢，這些電池有一些問題，比如：

于是大家又開始思考：能否發(fā)明出一種電池，又環(huán)保，又輕盈，戰(zhàn)斗力又強，還很持久呢？

于是，鋰電池登上了歷史的舞臺。

鋰電池

簡單來講，獲獎的這三位科學家，就是做了這些事：

咱們一個一個來看。

首先出場的科學家是斯坦利·惠廷厄姆，他千挑萬選，最終選出一個角色登上C位——鋰。

為啥要選它呢？我們來看一下它的結構：

就像是這樣：

同時，鋰又是最輕的金屬，用來做電池材料，會使電池更加輕盈。

依靠著這些優(yōu)勢，鋰成功當選了電池的負極材料。

于是電解質小區(qū)，便迎來了負極住宅樓，金屬鋰。

接下來的問題就成了：給它找個什么樣的正極鄰居呢？

尋尋覓覓，斯坦利·惠廷厄姆最終宣布：

二硫化鈦有個優(yōu)勢：相比于金屬鋰，有著較高的電勢。

正負極的電勢相差越大，產生的電壓就越大，于是，鋰大爺的鳥兒們跑去二硫化鈦家時，電壓立馬達到了2V。

于是，鋰電池誕生了。以下是鋰電池充放電的過程：

輕便環(huán)保能充電，是不是還挺完美的？然鵝，這時候的鋰電池，存在著兩大問題：

于是，另外獲獎的兩位科學家，就集中在這兩個問題上，瘋狂尋找對策。

首先出場的是約翰·古迪納夫教授，人家的英文名字叫John.B.Goodenough，你們感受下。

“很不錯”教授，先解決了電壓不夠猛的問題：他找啊找，找到了電勢更高的正極材料鈷氧化物，于是，電壓飆到了4V：

正極房子被替換后，科學家吉田彰又對電池的負極房子動了手腳：既然金屬鋰是個危房，隨時要出大事，干脆拆掉！

哈哈，主角當然要留著，吉田彰給住戶鋰大爺蓋了一個更結實的房子，石油焦。

然后故事的走向就變成了：大家和諧愉快的用愛發(fā)起了電。

通過這件事，吉田彰教授給了我們一個啟示：

當時，日本索尼公司率先在隨身聽設備上使用了鋰離子電池，開啟了電子消費設備的新時代。

在那之后，鋰離子電池依然在發(fā)展，比如“很不錯”教授又研究出了新的正極材料磷酸鐵鋰，進一步加強了電池的安全性。

這是目前電動汽車、電動大巴車、數據中心等所用電池的常用材料。

以上就是鋰電池的發(fā)展之路，我們應該感謝這三位科學家，為鋰電池的發(fā)展和應用開創(chuàng)了道路。其中，作為年齡最大的諾貝爾獎得主，已經是高領97歲的“很不錯”教授，依然奮斗在研究的前線。電池的創(chuàng)新之路，依然還在繼續(xù)。

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