鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1538次 | 2020年09月25日
鋰電池發(fā)明者獲諾獎(jiǎng)
2019年諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)陸陸續(xù)續(xù)公布。當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月9日,瑞典皇家科學(xué)院宣布:因在可充電鋰離子電池開(kāi)發(fā)方面的突出貢獻(xiàn),決定授予JohnGoodenough、StanleyWhittingham和吉野彰(AkiraYoshino)2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)表示,三位科學(xué)家對(duì)這種輕便、可充電電池的開(kāi)發(fā)做出了重要貢獻(xiàn),這些電池如今驅(qū)動(dòng)著移動(dòng)電話等便攜式電子設(shè)備,讓“零化石燃料的社會(huì)”成為了可能——該技術(shù)成功引領(lǐng)了一場(chǎng)世界儲(chǔ)能革命。
英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》稱,古迪納夫是至今為止諾貝爾獎(jiǎng)的最年長(zhǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>
開(kāi)創(chuàng)鋰電池研究先河
也許在這之前,你可能從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)JohnBannisterGoodenough。但是你一定知道他研究的東西,事實(shí)上你很有可能擁有他的“作品”。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
今年97歲的約翰·B·古迪納夫是美國(guó)得州大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系教授、著名固體物理學(xué)家,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,被業(yè)界稱為“鋰電池之父”。
回顧過(guò)去六七十年間的科技飛躍,有兩項(xiàng)發(fā)明對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展影響深遠(yuǎn):第一項(xiàng)重大發(fā)明是1947年誕生于貝爾實(shí)驗(yàn)室的晶體管。它的出現(xiàn)改變了電子產(chǎn)品,奠定了全球經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。第二項(xiàng)發(fā)明是鋰電池。
1970年代后期,有一種電池因?yàn)槭褂媒饘黉囎鳛殡姌O,而被稱為鋰電池。同樣質(zhì)量下,鋰電池能比其他電池儲(chǔ)存更多的電能,因此很受市場(chǎng)青睞,比如當(dāng)時(shí)“大哥大”手機(jī)使用的就是這種鋰電池。
持有鋰電池技術(shù)的是一家加拿大公司,名叫MoliEnergy。正當(dāng)他們準(zhǔn)備大干一場(chǎng)的時(shí)候,卻傳來(lái)了噩耗——鋰電池存在嚴(yán)重的安全隱患!
問(wèn)世還不到半年,這種鋰電池就因?yàn)槠鸹鸨ǖ膯?wèn)題,而被全球召 回。從此,Moli公司一蹶不振。這個(gè)短暫霸占全球電池市場(chǎng)的公司曇花一現(xiàn),最后被日本NEC公司收購(gòu)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
而且,鋰離子電池中所使用的電解液是一種有機(jī)物的混合液體,易燃易爆,存在極大的安全隱患,這也是飛機(jī)等禁運(yùn)鋰離子電池的重要原因。
古迪納夫領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì),先后研究發(fā)明了錳酸鋰(Li2MnO4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)。
1980年,57歲的物理學(xué)家Goodenough他發(fā)明了鋰電池中最重要的部件,鈷氧化物陰極?,F(xiàn)在全世界的便攜電子設(shè)備都采用這種陰極。
索尼(Sony)在1991年采用古迪納夫理論,制作出了世界上第一款商用鋰電池,隨后鋰電池產(chǎn)品逐漸取代了依賴晶體管的笨重電子設(shè)備。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)域陸續(xù)步入便攜式新能源的時(shí)代。
鋰電池新能源拓寬了晶體管的應(yīng)用范圍。如果沒(méi)有鋰電池,就不會(huì)有智能手機(jī),平板電腦和筆記本電腦,以及我們現(xiàn)在閱讀這篇文章所用的設(shè)備。當(dāng)然也不會(huì)出現(xiàn)蘋(píng)果、三星、特斯拉等公司,其對(duì)人類社會(huì)重要發(fā)展意義不可估量。
鋰電池vs鋰聚合物電池
隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各行業(yè)對(duì)新能源電池的用途和需求也逐日漸復(fù)雜,對(duì)蓄電池的研發(fā)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求,于是順應(yīng)新時(shí)代能源電池順勢(shì)而生,這就是——鋰聚合物電池。
鋰電池:鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。
鋰聚合物電池:是指的全固態(tài)或凝膠太為電解液的鋰離子電池。一般采用鋁塑復(fù)合膜作為包裝材料。也就是俗稱的軟包電池。
從電池內(nèi)部材料的角度來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池內(nèi)部電解質(zhì)主要是采用聚合物,這種包裝膜由三層構(gòu)成,分別是PP層、Al層與尼龍層,由于PP與尼龍是聚合物,所以這種電芯被稱為聚合物電池。
兩類電池有何區(qū)別?
1.原理不同。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰金屬電池通常是不可充電的,且內(nèi)含金屬態(tài)的鋰。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。鋰聚合物電池是指的全固態(tài)或凝膠太為電解液的鋰離子電池,一般采用鋁塑復(fù)合膜作為包裝材料。
2.原材料不同。聚合物電池正極材料除了采用鋰電池的無(wú)機(jī)化合物,還可以采用導(dǎo)電高分子聚合物;聚合物電池的電解質(zhì)有高分子電解質(zhì)(固態(tài)或膠態(tài))和有機(jī)電解液。鋰電池包使用電解液(液體或膠體)。
3.塑形區(qū)別。聚合物電池可以做到薄形化、任意面積化和任意形狀化,原因在于其電解質(zhì)可固態(tài)可膠態(tài)而非液態(tài)。鋰電池則采用電解液,需要一個(gè)堅(jiān)固的外殼作為二次包裝容納電解液。因此,這也使得鋰電池增加了一部分重量。
4.電芯電壓。由于聚合物電池采用高分子材料,可在電芯里做成多層組合達(dá)到高電壓。鋰電池電芯標(biāo)稱容量是3.6V,要想在實(shí)際運(yùn)用中達(dá)到高電壓,則需要將多個(gè)電芯串聯(lián)在一起才能形成理想的高電壓工作平臺(tái)。
5.安全性。鋰電池包經(jīng)過(guò)了國(guó)家安全監(jiān)測(cè),不爆炸、不易燃、不起火,安全可靠。當(dāng)前的聚合物電池多是軟包電池,采用鋁塑膜做外殼,當(dāng)內(nèi)部采用有機(jī)電解質(zhì)時(shí),即使液體很熱也不爆炸。
6.導(dǎo)電性。鋰電池的電導(dǎo)率保持一個(gè)穩(wěn)定的值,而不會(huì)受輔助材料質(zhì)量的影響。聚合物電池的固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低,目前主要是加入了一些添加劑使其成為凝膠電解質(zhì),以改善電導(dǎo)率。
7.電池容量。聚合物電池的容量并無(wú)有效提升,與標(biāo)準(zhǔn)容量的鋰電池相比還有所減少。鋰電池包容量大體積小。
綜上所述,鋰聚合物電池,具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化,以及高安全性和低成本等多種明顯優(yōu)勢(shì),是一種新型電池。在形狀上,鋰聚合物電池具有超薄化特征,可以配合各種產(chǎn)品的需要,制作成任何形狀與容量的電池。在未來(lái)應(yīng)用上更有廣泛前途。
最后,順便提醒大家,目前很多電子設(shè)備屬于鋰電池,不允許托運(yùn)只能隨身攜帶。比如移動(dòng)電源,照相機(jī)、手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的電池都屬于鋰電池,必須隨身攜帶。所以,選擇新國(guó)標(biāo)的聚合物電芯移動(dòng)電源,相對(duì)安全更有保障哦!
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