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锂电池的发明者获诺贝尔化学奖!一文看懂锂电池发展简史(值得收藏)
发布时间：
2021-06-18 09:45
来源：
当地时间10月9日上午，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2019年诺贝尔化学奖颁给美国科学家约翰·B.古迪纳夫、英国科学家M.斯坦利·威廷汉和日本科学家吉野彰，以表彰他们“开发锂离子电池”的贡献。他们将分享900万瑞典克朗(约合人民币650万元)的奖金。
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约翰·B.古迪纳夫是锂电池之父，他使锂电池体积更小、容积更大、使用方式更稳定，从而实现了商业化，同时开启了电子设备便携化进程。目前为美国得州大学奥斯汀分校机械工程系教授，97岁高龄的他，是著名固体物理学家，也是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人，锂离子电池的奠基人之一，并通过研究化学、结构以及固体电子/离子性质之间的关系来设计新材料，解决材料科学问题。索尼在1991年采用古迪纳夫理论后制作出了世界上第一款商用锂电池，从此手机、照相机、手持摄像机乃至电动汽车等领域各自步入了便携式新能源时代。
M.斯坦利·威廷汉在20世纪70年代初，在开发首个功能性锂电池时就利用了锂的巨大动力来释放其外部电子。目前是纽约州立大学宾汉姆顿大学材料研究所和材料科学与工程专业的主任。
吉野彰是现代锂离子电池的发明者，曾获得工程学界最高荣誉全球能源奖与查尔斯·斯塔克·德雷珀奖。现任旭化成研究员、名城大学教授。
锂离子电池彻底改变了我们的生活，并用于从移动电话到笔记本电脑和电动汽车的所有应用。可以说，锂离子电池让许多普通人只能仰望的科技，飞入寻常百姓家。下面，我们一起来看一看锂电池的发展历史。
锂电池简史
上世纪六十年代，冷战阴影下的世界到处弥漫着紧张的空气，期间发生的石油危机，更是直接迫使各国寻找新的替代能源，同时，由于军备竞赛的不断升级，当时的电池已不能满足高能量密度电源的需要。于是，理论上能获得最大能量密度的锂电池，就顺理成章地进入了电池设计者的视野。
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纵观锂电池发展史，不难发现在锂电池技术的研发中，始终是以美日等国为主导，那么，锂电池在我国又发展的如何呢?
锂电池的中国速度
由于起步较晚，所以在锂原电池时代，我国电池行业长期受到外国资本垄断。自20世纪80年代初期才开始进行锂离子电池的研发工作。2000年，日本的锂离子电池年产量达5亿只，约占全球市场90%多，而我国的年产量仅为0.35亿只。
随着技术的发展，为顺应社会发展需求，我国相继出台一系列政策，推动锂离子电池产业的发展:在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中，动力锂离子电池被列为高效能源材料技术的优先发展方向。在一系列国家政策的支持下，我国的锂离子电池产业进入快速成长阶段。
深圳比亚迪、深圳比克、天津力神等锂离子电池企业迅速崛起，2004年，我国的锂离子电池年产量达到8亿只，在全球市场份额猛增至38%，仅次于日本。根据国家统计局数据显示，到2013年，我国的锂离子电池年产量已达到近47.68亿只，已发展成为全球电池生产制造大国。2015年，中国已经超越韩国，成为锂离子电池第一生产大国。2019年，中国已经占到世界锂电池总产能的73%。
同时，技术的突破也极大地拓展了锂电池的应用范围。
在电动汽车领域，万向集团为上海世博会提供了电动汽车和混合动力汽车用锂离子电池;上海汽车除了与比亚迪、上海空间电源研究所持续进行深度合作，同时还与全球锂二次电池领域居于技术领先地位的美国A123组建了合资公司，生产和销售车用动力电池系统。
在电网储能技术领域，2011年2月，我国第一个兆瓦级电池储能电站--南方电网5MW级电池储能电站在深圳并网成功，该电池储能电站总容量为10MW，全部投产后将成为世界上最大的锂离子电池储能电站。
在航空航天领域，目前国内空间用圆形锂离子电池的比能量约为110~140Wh/kg;在电池地面寿命试验方面，高轨卫星80%DOD，达到了15年寿命水平;低轨卫星30%DOD，已达到5年寿命水平。
从2019年诺贝尔化学奖花落锂电池可以看出，现在全世界都在重视以电池为代表的储能技术。的确，在能源革命的背景下，寻找新的能源很重要，而将这些能源储存起来则同样重要。同时，中国电池行业在科研人员等努力下不断惊艳世界，希望我国能够将这股势头保持下去，成为真正的储能强国!
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锂离子电池安全性始终是困扰锂电池产业化的一个重要问题，近年曝光的电池爆炸事故无一例外都是由锂电池使用引起的，与其他类型的电池相比较，这是由锂电池材料及工艺的特殊性质决定的。为此，应该了解锂电池爆炸的知识，我们试从以下三个方面进行说明。 一、什么是电池爆炸？ 国标规定，电池内的任何部分的固态物质瞬间排出，被推至锂电池25cm以上的距离称为爆炸。实验中的认定方法是：将一个圆形网状物罩住实验电池，使电池居于圆心位置，即，距离网罩任何一边为25cm，如果实验无固体部分通过网罩，证明电池未爆炸。这里对“网”有具体要示：网线采用直径为0.25mm的软铝线，网的密度为6~7根/cm。 二、怎样预防锂电池爆炸？ 所有的锂电池爆炸都是由于短路引起的电池发热造成的，而引起短路的原因又有过充、过放、正负极直接对接，电解质泄漏等。所以，在锂电池设计中，可从以下几点着手： 1、禁止电池过充到4.2V以上； 2、禁止电池过放到2.75V以下； 3、在金属外壳上装上防爆阀； 4、工艺过程中防短路。最好的办法当然是要有电池保护线路板的设计。这虽然会增加锂电池的制造成本，但对于锂电池的安全使用是必要的，一切正规的锂电池生产厂家的产品都免不了这一设计。 三、聚合物锂电池会爆炸吗？ 聚合物锂电池是采用软性包装和聚合物电解质而制成的一种锂电池产品，正常情况下的使用、贮存都不会爆炸，除非人为强力破坏导致其短路。 为了减少爆炸事故的发生，聚合物锂电池正在越来越多的场合获得应用，虽然锂电池替代其他类型电池还在进程当中，但在锂电池类型中，聚合物锂电池已经开始在部分领域取代普通锂电池。
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