電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
北京時間十月九日傍晚揭曉的2019諾貝爾化學獎，頒給在幾乎人人都用的鋰電池上做出貢獻的三位科學家：約翰B古迪納夫、M斯坦利威廷漢、吉野彰，他們都與國內專家常有交集，在能源電力范疇合作甚好。
接力做出商業化鋰電池
今年頒獎給鋰電池是實至名歸。上海科技大學物質科學與技術學院教授林柏霖說。鋰電池投入市場近30年來，學界對這項發明獲得諾貝爾獎的呼聲一直很高。為甚么今年諾貝爾獎才垂青于鋰電池？其猜測，這是由于近年來鋰電池在新能源汽車等移動式產品中得到廣泛使用。此外，可能也和全球氣候變化導致的二氧化碳減排壓力有關。我們團隊曾在《焦耳》雜志上發表論文，預測2040年前的這段時間將是人類通過二氧化碳減排，避免災難性氣候變化最后時間窗口。鋰電池，則是低碳排放新能源儲存方式中必不可少的一種。
獲獎的三位科學家接力做出商業化的鋰電池。M斯坦利威廷漢是鋰電池最早的開拓者。1970年，他采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個小型化鋰電池，但由于沒有選對材料，最初的鋰電池極易爆炸。1980年，約翰B古迪納夫提出，使用金屬氧化物制成電池的正極，大為提升鋰電池的性能。不過，他還是沒能開發出商業化的鋰電池。直到1985年，當諾獎第三人吉野彰將金屬鋰和碳鋰電池廠家材料組合在一起用作電池的負極，才真正處理了鋰電池的安全問題。此后，鋰電真正走進并改變了人們的生活。
事實上，特斯拉最新款電動車采用的，以及華東理工大學超細材料制備與使用教育部重點試驗室副主鉅大鋰電任江浩正在研究的，都是新型化合物鎳鈷酸鋰的正極材料，降低鋰電池貴金屬鈷的比例，而將鎳的比例提高至80%甚至更高。但不可否認，鋰電池沒有根本性地沖破古迪納夫提出的基本架構。
不過，上海理工大學能源與動力工程學院教授蘇林提出，目前鋰元素在地球含量十分有限，屬于相對微量元素，倘若把目前地球所有的鋰都只用來加工新能源電動車，也只能滿足幾千萬輛新能源汽車使用。因此，在鋰電池廣泛使用的同時，也需同步進行回收解決等方面的研究。
科學研究并非一日之功
聽聞化學諾獎公布鋰電池，上海交通大學化學化工學院特聘教授兼能源研究院副院長馬紫峰教授多年前的預言得到驗證。他曾于半年前邀M斯坦利威廷漢來滬，并共赴紹興參加第14屆中美電動車與電池技術信息交流會。威廷漢和我每年要見好幾次。
吉野彰也曾應邀探訪上海，感嘆車用鋰電池和新能源汽車發展迅猛，并對我國鋰電池制造商評價甚高。他笑言，借助日本科技力量，鋰電池在研發上有了重大沖破，而我國公司也正與全世界公司一道，讓鋰電池重新含義將來，盡管技術變化多端，然而與之相對應的科學研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡與沖破是科技的真正要義所在。
我國研究團隊也做出貢獻。馬紫峰團隊完成的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池制造及其使用過程關鍵技術項目，今年榮獲國家科學技術進步獎二等獎。他表示，無論是新能源汽車、軌道交通、物流車等電動運輸工具，以及智能電網儲能系統等，我國在磷酸鐵鋰電池使用范疇的研發與加工已經走在世界前沿。一項新技術并非誕生于靈感萌生的瞬間，而是在廣大研究人員不斷探索和踐行的基礎上逐漸發展起來的。
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