鋰電池榮耀時刻 解讀2019諾貝爾化學獎
◆消費電子產品上的鋰離子電池與動力鋰離子電池有什么區別？
鋰離子電池自誕生以來一直在消費類電子產品中大行其道，而近幾年它在電動車領域得到極大的發展，讓無碳出行成為可能。那么二者又有什么區別呢？
一般在手機、智能手表等消費類電子設備上，通常會選用像鈷酸鋰這種具有較大能量密度的鋰離子電池。雖然這種電池可能會帶來一定的安全風險，但由于它們體積小且與人形影不離，使用環境總體來講不那么苛刻，所以風險總體可控。
相比之下，電動車上的動力鋰電池能量密度通常沒有消費類電子產品上的電池那么高，為的就是降低安全風險。畢竟一輛電動車上的動力電池包由成百上千塊電芯組成，如果增加某一個電芯出現風險的概率，那么整體電池組出現風險的概率就會大大增加。這也是為什么電動車企會為動力電池包設計遠比數碼電子產品更為復雜的電池主/被動散熱系統，以及精密的電池控制系統。
此外，更高能量密度的鋰離子電池通常壽命更短，而消費類電子產品的生命周期大都在2年左右，要比電動車的壽命低的多。所以高能量密度電池更能夠滿足消費類電子產品的使用需求，但并不太適合電動車。
◆吉野彰對于電動車發展的看法
吉野彰先生曾經在接受媒體對話的時候預測，電動汽車在2025年左右將會占據新車銷量的15%，但限制電動車發展的關鍵可能在于動力電池能否被回收。如果人類能夠從回收的動力電池中重新獲取到生產動力電池的原材料，那么這個難題便會迎刃而解，電動車行業也將得到更加長遠的發展。
◆古迪納夫是何許人也？
當看到這里，或許大家已經清楚鋰離子電池誕生的來龍去脈。不過您或許還有一個疑問，那就是在三位發明者中，有一個人最近總是被頻繁曝光。明明最終獲獎的是三個人，為什么大家卻頻頻把目光投向這一個人身上呢？那么接下來，請聽我給您詳細介紹一下這個人。
但即便年近百歲，他目前依然奮斗在鋰離子電池研發的崗位上，這是古迪納夫先生精神層面上光輝的一面。不過，他在電化學方面所做出的成就更為奪目。在電化學屆只要一提起古迪納夫先生，幾乎是無人不知、無人不曉。
在上文我們只提到他發明出了鈷酸鋰以及鎳酸鋰正極材料，并促成了鋰離子電池的商業化。不過這只是他在鋰離子電池領域貢獻的一小部分，或者說是一個開始。隨后，他繼續投身于鋰離子電池領域的研究。
最早投入使用的鈷酸鋰電池其實并不完美，它有兩個主要問題：一個是在多次充放電后，鈷酸鋰正極材料的層狀結構也會出現不可逆的塌陷，雖然只有一小部分，但已經足以讓使用者感受到電池壽命的降低，這也是為什么數碼產品的電池使用壽命普遍較短；另一個問題就是鈷金屬材料在世界的儲量很少，再加上鋰離子電池的廣泛應用，極大地抬高了這種材料的采購成本。
面對這兩個問題，古迪納夫團隊很早就開始研究鈷酸鋰的替代材料。這種材料的層狀結構要足夠穩定，使電池的使用壽命大大增強，另外它也要擁有更低的成本，那么究竟有沒有這樣的材料呢？
1997年，當古迪納夫75歲那年，他的團隊再次給了世界一個驚喜。他們研發出了一種名叫磷酸鐵鋰（LiFePO4）的正極材料，這種材料相比鈷酸鋰材料擁有更結實的晶體結構，并可以使鋰離子在內部暢快的流動。這意味著這種電池性能更好、壽命更長而且更安全。并且它的主要構成元素是我們生活中隨處可見的鐵和磷，所以生產成本要比鈷酸鋰低得多。
但磷酸鐵鋰材料的發展并不順風順水，全球多家電池企業因為爭奪這項專利而對鋪公堂。而且這種材料同樣不完美，它有一個最大的問題就是能量密度相對較低，所以目前在電動車領域對續航有較高要求的乘用車很少采用這種電池材料了，它們更多被用在了對安全性要求更高的大巴車上。但無疑，這仍然是一項對鋰電池行業發展起到推進作用的偉大發明。
憑借著研發出鈷酸鋰以及磷酸鐵鋰電池材料，鋰離子電池得以走進千家萬戶，改變了一代人的生活方式。然而，就是這么一個為人類做出了如此突出貢獻的人，在他97歲之前卻始終未獲得過一次諾貝爾獎，這讓很多人為他心有不甘，覺得世界欠古迪納夫一個諾貝爾獎。
然而，古迪納夫先生知道自己并非為榮譽而活，他更在乎的似乎還是鋰離子電池未來的發展。所以，在近幾年中，他開始研究一個新的課題，那就是解決鋰離子電池的安全問題，并繼續降低其制造成本。在他看來解決這個問題的辦法，就是通過一種名為全固態電池的新型鋰離子電池。
相信很多人都聽說過固態電池，但或許并不了解它是什么，究竟有什么用。其實固態電池相比傳統的鋰離子電池最本質的區別是，電池中的電解質從液體變成了固體。我們知道傳統的液態電解質非常危險，是鋰離子電池著火的主要元兇。當把它們換成成本更低的固態電解質后，其危險性將大大降低，我們或許將不會再為手機、電動車起火而擔憂了。
據古迪納夫先生介紹，在2015年，他的團隊就發現了一種名叫NASICON（鈉超離子導體）的固態電解質。這種材料能夠達到與液態電解質近乎一樣的性能，并可以為鋰離子電池帶來更多的電池循環次數以及更優的安全性。在先生看來，未來配備了全固態電池的電動車將有能力與由化石燃料提供動力的內燃機車展開更激烈的競爭。
◆尾聲：
曾經流傳一種說法，雖然鋰離子電池不是古迪納夫一個人發明的，但是他成就了鋰離子電池今天的輝煌。如今摘得諾貝爾金牌的他，97歲高齡還依然奮戰在新一代鋰離子電池研發的前沿陣地上，這樣敬業的精神值得我們欽佩，同樣也值得我們感激。（圖/文 汽車之家 胡永彬）
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