鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1932次 | 2019年11月05日
鋰電池的發(fā)明者獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)!一文看懂鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)史(值得收藏)
當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月9日上午,瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布,將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給美國(guó)科學(xué)家約翰·B.古迪納夫、英國(guó)科學(xué)家M.斯坦利·威廷漢和日本科學(xué)家吉野彰,以表彰他們“開發(fā)鋰離子電池”的貢獻(xiàn)。他們將分享900萬(wàn)瑞典克朗(約合人民幣650萬(wàn)元)的獎(jiǎng)金。
約翰·B.古迪納夫是鋰電池之父,他使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定,從而實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,同時(shí)開啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程。目前為美國(guó)得州大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系教授,97歲高齡的他,是著名固體物理學(xué)家,也是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人,鋰離子電池的奠基人之一,并通過研究化學(xué)、結(jié)構(gòu)以及固體電子/離子性質(zhì)之間的關(guān)系來設(shè)計(jì)新材料,解決材料科學(xué)問題。索尼在1991年采用古迪納夫理論后制作出了世界上第一款商用鋰電池,從此手機(jī)、照相機(jī)、手持?jǐn)z像機(jī)乃至電動(dòng)汽車等領(lǐng)域各自步入了便攜式新能源時(shí)代。M.斯坦利·威廷漢在20世紀(jì)70年代初,在開發(fā)首個(gè)功能性鋰電池時(shí)就利用了鋰的巨大動(dòng)力來釋放其外部電子。目前是紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)材料研究所和材料科學(xué)與工程專業(yè)的主任。吉野彰是現(xiàn)代鋰離子電池的發(fā)明者,曾獲得工程學(xué)界最高榮譽(yù)全球能源獎(jiǎng)與查爾斯·斯塔克·德雷珀獎(jiǎng)?,F(xiàn)任旭化成研究員、名城大學(xué)教授。鋰離子電池徹底改變了我們的生活,并用于從移動(dòng)電話到筆記本電腦和電動(dòng)汽車的所有應(yīng)用??梢哉f,鋰離子電池讓許多普通人只能仰望的科技,飛入尋常百姓家。下面,我們一起來看一看鋰電池的發(fā)展歷史。鋰電池簡(jiǎn)史上世紀(jì)六十年代,冷戰(zhàn)陰影下的世界到處彌漫著緊張的空氣,期間發(fā)生的石油危機(jī),更是直接迫使各國(guó)尋找新的替代能源,同時(shí),由于軍備競(jìng)賽的不斷升級(jí),當(dāng)時(shí)的電池已不能滿足高能量密度電源的需要。于是,理論上能獲得最大能量密度的鋰電池,就順理成章地進(jìn)入了電池設(shè)計(jì)者的視野。石油危機(jī)下的“馬拉汽車”縱觀鋰電池發(fā)展史,不難發(fā)現(xiàn)在鋰電池技術(shù)的研發(fā)中,始終是以美日等國(guó)為主導(dǎo),那么,鋰電池在我國(guó)又發(fā)展的如何呢?鋰電池的中國(guó)速度由于起步較晚,所以在鋰原電池時(shí)代,我國(guó)電池行業(yè)長(zhǎng)期受到外國(guó)資本壟斷。自20世紀(jì)80年代初期才開始進(jìn)行鋰離子電池的研發(fā)工作。2000年,日本的鋰離子電池年產(chǎn)量達(dá)5億只,約占全球市場(chǎng)90%多,而我國(guó)的年產(chǎn)量?jī)H為0.35億只。隨著技術(shù)的發(fā)展,為順應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求,我國(guó)相繼出臺(tái)一系列政策,推動(dòng)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展:在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》中,動(dòng)力鋰離子電池被列為高效能源材料技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展方向。在一系列國(guó)家政策的支持下,我國(guó)的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速成長(zhǎng)階段。深圳比亞迪、深圳比克、天津力神等鋰離子電池企業(yè)迅速崛起,2004年,我國(guó)的鋰離子電池年產(chǎn)量達(dá)到8億只,在全球市場(chǎng)份額猛增至38%,僅次于日本。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,到2013年,我國(guó)的鋰離子電池年產(chǎn)量已達(dá)到近47.68億只,已發(fā)展成為全球電池生產(chǎn)制造大國(guó)。2015年,中國(guó)已經(jīng)超越韓國(guó),成為鋰離子電池第一生產(chǎn)大國(guó)。2019年,中國(guó)已經(jīng)占到世界鋰電池總產(chǎn)能的73%。同時(shí),技術(shù)的突破也極大地拓展了鋰電池的應(yīng)用范圍。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,萬(wàn)向集團(tuán)為上海世博會(huì)提供了電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車用鋰離子電池;上海汽車除了與比亞迪、上??臻g電源研究所持續(xù)進(jìn)行深度合作,同時(shí)還與全球鋰二次電池領(lǐng)域居于技術(shù)領(lǐng)先地位的美國(guó)A123組建了合資公司,生產(chǎn)和銷售車用動(dòng)力電池系統(tǒng)。在電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域,2011年2月,我國(guó)第一個(gè)兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能電站——南方電網(wǎng)5MW級(jí)電池儲(chǔ)能電站在深圳并網(wǎng)成功,該電池儲(chǔ)能電站總?cè)萘繛?0MW,全部投產(chǎn)后將成為世界上最大的鋰離子電池儲(chǔ)能電站。在特種航天領(lǐng)域,目前國(guó)內(nèi)空間用圓形鋰離子電池的比能量約為110~140Wh/kg;在電池地面壽命試驗(yàn)方面,高軌衛(wèi)星80%DOD,達(dá)到了15年壽命水平;低軌衛(wèi)星30%DOD,已達(dá)到5年壽命水平。從2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰電池可以看出,現(xiàn)在全世界都在重視以電池為代表的儲(chǔ)能技術(shù)。的確,在能源革命的背景下,尋找新的能源很重要,而將這些能源儲(chǔ)存起來則同樣重要。同時(shí),中國(guó)電池行業(yè)在科研人員等努力下不斷驚艷世界,希望我國(guó)能夠?qū)⑦@股勢(shì)頭保持下去,成為真正的儲(chǔ)能強(qiáng)國(guó)!