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诺贝尔一系列的奖项最近公开 可以说是大家最关注的话题 这个在全世界范围内 最重要的奖项之一 体现了人类对真理孜孜不倦追求 是对那些为科学、文学、和平 做出巨大贡献的人 最值得肯定的褒奖 对于汽车行业从业的人来说 今年的诺贝尔化学奖的颁发 尤其值得他们关注 今年的诺贝尔化学奖颁发给了 约翰·古迪纳夫 斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰 以表彰3人在锂电池研究方面 突出性的贡献 锂电池研究者获奖了 对于现在大规模使用锂电池 在全球都风头正盛的电动车 无疑是一个值得高兴的事 不仅意味着锂电池被认可 连股市锂电版块都集体飙红了 那么这个电动车的命根子 到底是怎么来的呢 它发展到现在还有啥缺点？ 未来可能还有啥突破？ 今天单独讲讲其中一名 化学奖的获得者 约翰·古迪纳夫 和他改进锂电池的故事 上世纪70年代的时候 人们使用的电池普遍是 碳锌电池和镍铬电池 这些电池体积大储能少 于是人们又发明了一种 以二硫化钛为负极的电池 又轻便电量又足 这种电池迅速占领了市场 然而这种电池有致命缺陷 二硫化钛遇到空气 容易产生硫化氢 就是导致屁会臭的那种气体 而且具有毒性 正极的锂单质也极不稳定 来个颠簸啥的就容易起火爆炸 这时候主人公古迪纳夫出场了 他经过研究发明了一种 以钴酸锂为正极的电池 安全性提高不少 而且储存的电能比 二硫化钛电池还高 这种电池被索尼看中 然后装在自家的随身听 相机和CD播放机上 成就了巨大的索尼帝国 还有咱们小时候无数的回忆 可是钴酸锂电池 并没有完全解决安全问题 已经功成名就的古迪纳夫 开始投入了新的研究 然后开发出一种以 磷酸铁锂为正极的电池 钴酸锂晶体结构
相比起钴酸锂电池 里面价格高昂的钴 磷酸铁锂电池里的 磷、铁都是非常便宜的 而且比起钴酸锂电池 磷酸铁锂电池安全性 又提升了一截 最重要的是 因为更加安全 所以把电池做大了也不怕 电池一做大就能 储存更多电能 于是人们就顺理成章地 把它用到了电动车上 我们今天看到的 乘着政策的东风扶摇直上的 许多新能源电动车 用的就是磷酸铁锂电池 比如比亚迪的电动车 就在磷酸铁锂领域深耕已久 要不是因为古迪纳夫的贡献 真正能投入实用的电动车 不知道还要推迟多少年 才能等到它们问世 但是磷酸铁锂电池 对目前的电动车来说 依然还是有点不够用 最大的问题有两个 一是能量密度比较低 二是受温度影响太大 在寒冷的北方冬天 几乎就是歇菜的命 所以另外一款叫做 三元锂电池的产品 被发明出来了 这种电池以镍钴锰 或者镍钴铝加上锂 来当做正极材料 性能上比磷酸铁锂强了不少 比如在能量密度上 三元是磷酸铁锂的1.7倍 意味着相同的体积 能充进更多的电能 低温性能也更好 冬季衰减只有15% 而磷酸铁锂高达30% 所以如今绝大多数的 电动轿车、SUV用的 都是三元锂电池 因为只有这种电池 才能满足大家对续航 苛刻的要求 能享受到的补贴也更多 但是凡事也没有绝对 三元锂电池的安全性 比起磷酸铁锂差了不少 只要温度高于两三百度 就很容易起火 而磷酸铁锂的安全温度 能高达500度以上 着火的特斯拉用的就是三元锂电池
其次就是造价比较高 而且要求的工艺太高 只有少数牛逼的公司 才有技术能造得出来 而且充放循环寿命 也明显不如磷酸铁锂电池 比较图，NMC/NCA是三元，LFP是磷酸铁锂
所以在看重空间的 轿车、SUV上面用的 绝大多数是高能量密度的 三元锂电池 而在讲究皮实耐用 对安全特别看重 又有大把空间装电池的车 比如电动公交车上 那还是磷酸铁锂的天下 那么有没有一种电池 既能有三元锂电池的高效 又能有磷酸铁锂的安全呢？ 其实看来这希望 还在古迪纳夫的身上 他们的团队如今在研究的 是一种固体玻璃锂电池 比起用溶液当电解质的电池 这种电池不仅造价更便宜 而且有望彻底解决 目前让人头疼的锂枝晶问题 让电池安全往前大大迈进一步 而且这种电池的能量密度 有望达到目前的3倍之多 充放次数也多好几倍 充电时间也有能缩短到 几分钟以内 总而言之和目前 最牛逼的电池相比 都是全方位的大进步 如今的古迪纳夫已经97岁 仍然奋战的科研第一线 每周还要工作50个小时 是我等搬砖一族 永远都要学习的对象 他的发明彻底改变了世界 小到手机、随身听、手提电脑 大到电摩、电动汽车 我们能够摆脱电线的束缚 这位科学家居功甚伟 今年的诺贝尔化学奖授予他 是实至名归的
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发表于 2019-10-14 15:23:11
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