創(chuàng)造一個“超長待機”的世界

張夢然

2019年，諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給了研發(fā)鋰離子電池的科學(xué)家。

好事多磨，眾望所歸。

三位科學(xué)家，他們“馴服”了鋰離子，為所有人創(chuàng)造了一個可重復(fù)充電“超長待機”的世界。

人人都愛鋰離子電池

現(xiàn)在，于全球范圍內(nèi)，你都能看到鋰離子電池正在為人類的日?；顒犹峁﹦恿ΑＦ渲凶畛Ｒ姷姆绞骄褪菫楸銛y式電子設(shè)備供電。

我們離不開它。因為每天你都要使用這些便攜式電子設(shè)備進(jìn)行通訊、工作、學(xué)習(xí)、聽音樂以及搜索知識。同時，鋰電池還促進(jìn)了遠(yuǎn)程電動汽車的開發(fā)，以及對可再生能源（例如太陽能和風(fēng)能）的能量存儲。

追溯起來，鋰離子電池的基礎(chǔ)，其實是在1970年代的石油危機期間奠定的。今年的獲獎?wù)咧凰固估せ萃⒍蚰罚铝τ陂_發(fā)可能帶來無化石燃料能源技術(shù)的方法。他通過研究超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)了一種能量非常豐富的材料，將其用于在鋰電池中創(chuàng)建新的陰極——它由二硫化鈦制成的，該二硫化鈦在分子水平上具有可以容納（嵌入）鋰離子的空間。

電池的陽極部分，則由金屬鋰制成，這種金屬具有強烈的釋放電子的動力。

雖然一個電池就此產(chǎn)生了。但是金屬鋰相當(dāng)活潑，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電池具有爆炸性，還無法使用。

正負(fù)極材料的艱難選擇

被譽為“鋰電池之父”的約翰·古迪納夫曾作出了一項預(yù)測，他認(rèn)為如果使用金屬氧化物而不是金屬硫化物制成陰極，則陰極將具有更大的潛力。經(jīng)過仔細(xì)地搜索與研究，他在1980年證明了嵌入了鋰離子的氧化鈷，可以產(chǎn)生高達(dá)4伏的電壓。這是一項重要的成果。

突破出現(xiàn)在1985年，在古迪納夫?qū)﹄姵仃帢O研究的基礎(chǔ)上，今年獲獎?wù)咧患罢媒K于成功創(chuàng)建了首個商業(yè)上可行的鋰離子電池。他沒有在陽極中使用反應(yīng)性鋰，而是使用了石油焦炭，這種碳材料可以像陰極的氧化鈷一樣，讓鋰離子嵌入。

徹底改變了你我的生活

自從1991年日本索尼公司將鋰離子電池首次投入市場，這種電池就徹底改變了我們的生活。一方面原因，它是當(dāng)今社會最主要的便攜式能量源;另一方面，它們奠定了無化石燃料社會的基礎(chǔ)——而這一點，對人類的現(xiàn)在和將來意義巨大。

其實，正是鋰電池的出現(xiàn)拓寬了晶體管的應(yīng)用范圍?？缮虡I(yè)化生產(chǎn)的鋰電池走到人們身邊，告訴人們無需再依賴需要晶體管的笨重電子沒備。于是，智能手機、筆記本電腦、平板電腦迅速擠占了市場。是電池技術(shù)的突破，為便攜電子設(shè)備行業(yè)帶來了極大的變革。

現(xiàn)在的鋰電池產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)已經(jīng)接近幾十億美元。這個世界仍在需要鋰離子電池，這個世界更需要一個綠色的未來。