锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点

2019-10-10 18:10:41 3点赞 9收藏 2评论

2019年诺贝尔奖获得者公布,日本学者吉野彰及另两位英美学者因为对研发锂离子电池贡献卓著,共同荣获2019年诺贝尔化学奖。今天,笔者跟大家一起聊聊"锂电池"的前世今生以及为何能获得诺贝尔化学奖。


锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点




锂电池的前世今生

锂电池的诞生要从发现"锂"元素开始,1817年,瑞典化学家化学首次将锂从一个瑞典小岛的矿石样本中提取出来。锂这个名称还是从希腊语中的石头、石子中获得的灵感从而命名,虽然听起来很"重",实际上"锂"是目前已知的最轻的固体元素。


锂元素在化学周期表中的位置锂元素在化学周期表中的位置




化学周期表大家在中学时代想必是背的滚瓜烂熟,从化学周期表中可以得知,锂的相对原子质量为6.94,属于第一族或第二周期,是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强。上高中的时候老师都做过一个实验,把一块锂扔在水里或者暴漏在空气中都会迅速燃烧。


锂遇水燃烧锂遇水燃烧





锂在空气中燃烧锂在空气中燃烧




锂元素如此的不稳定,怎么变成当代生活中不可缺少的锂电池呢?


锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点




要想成为好的能量载体,就要以尽可能小的体积和重量,存储和搬运更多的能量。从锂元素摇身一变成为锂电池,正是源于锂电池的三大特性

1:锂原子相对质量小

2:得失电子能力强

3:电子转移比例高


锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点




这三点大家可以在元素周期表中得出结论,元素周期表上面的元素比下面的元素要好,左边的元素比右边的元素要好。当然这时候肯定会有人说,按你说的氢元素不应该是最佳能量载体么?当然,我不否认,氢元素是自然界最好的能量载体,要不然为什么氢燃料电池的研究一直方兴未艾呢,氢元素只能说是未来的发展前言,现在的技术还不成熟。

所以选择锂元素来做电池,是基于地球当前的所有元素中,我们能够找到的相对优解

锂电池为何能获得诺贝尔化学奖

讲完了"锂"的前世今生,相比大家也都了解了一些锂元素能够成为现当代最佳电池选择的原因了。下面跟大家聊聊,锂电池为何能获得诺贝尔化学奖。

锂电池所具备的优点(以手机和电动汽车分析)

1、能量高。小尺寸大容量,以手机为例,手机电池如此小的尺寸却能够储存4000mAh的大容量。

2、使用寿命长,手机每晚都要充电,充放电次数非常多,但是锂电池能够实现超过几千次的充放电。

3、额定电压高,单体工作电压为3.7V或3.2V,适合小电器的使用。

4、具备高功率承受力,磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于电动汽车实现高强度的启动加速,这也是为什么电动汽车百米加速一般都很快的原因。

5、自放电率很低,一般可做到1%/月以下,手机关机情况下,很长时间还会有电量。

6、重量轻,能够让手机更易携带,能够让电动汽车更轻更快。


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7、高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,基本符合我们的生活温度(这也是为什么在东北零下30°的时候手机才会冻关机)

基于这7个优点,锂电池在生活中才能够如此的普及。特斯拉这样的电动车大拿就是凭借锂电池制造出环保的汽车,电池厂商凭借锂电池将设备便携化。


锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点




而诺贝尔奖创立的目的就是授予世界上在物理、化学、生理学或医学、文学、和平、经济学六个领域对人类做出最重大贡献的人。


锂电池研发为什么能获诺奖?正是因为它拥有这些你不知道的优点




现如今,我们能携带一个重量不足150g的手机出门逛街,锂电池对人类做出的贡献还小么?

写在最后

锂电池并不完美,拿手机设备来说,目前锂电池的体积已经压缩到极致,在手机这个寸土寸金的微小空间里,如何做到小体积大容量,什么时候能实现手机一月一充,这都会在未来一一解决,如果核裂变技术在未来几十年能够取得重大突破,可以做到小型化甚至微型化,那么便携式的核燃料电池将会有广阔的发展空间。


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但是不可否认,锂电池在化学领域的的确确为人类做出了巨大贡献,并且锂电池现在仍是便携式电池中的最佳选择。


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