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manbet手机版他们发明了世界上最强大的电池

manbet手机版狗万世界杯2019年诺贝尔化学奖授予约翰·b·古迪纳夫、m·斯坦利·惠廷汉姆和吉野彰，以表彰他们对锂离子电池的发展做出的贡献。manbet手机版这种可充电电池为移动电话和笔记本电脑等无线电子产品奠定了基础。manbet手机版它还使无化石燃料的世界成为可能，因为它被用于从电动汽车到储存可再生能源的所有领域。

manbet手机版一种元素很少会在戏剧中扮演核心角色，但2019年诺贝尔化学奖的故事有一个明确的主角:锂，一种在大爆炸最初几分钟产生的古老元素。manbet手机版人类在1817年发现了它，当时瑞典化学家约翰·奥古斯特·阿夫韦德森和Jöns雅各布·贝采里乌斯从斯德哥尔摩群岛Utö矿的矿物样本中提纯了它。

manbet手机版贝采里乌斯将这种新元素以希腊语中石头的名字命名为lithos。manbet手机版尽管它的名字很重，但它是最轻的固体元素，这就是为什么我们现在很少注意到我们随身携带的手机。

manbet手机版准确地说，瑞典化学家实际上并没有发现纯金属锂，而是发现了以盐的形式存在的锂离子。manbet手机版纯锂已经引发了许多火灾警报，尤其是在我们将要讲述的故事中;manbet手机版它是一种不稳定的元素，必须储存在油中，这样它就不会与空气发生反应。

manbet手机版锂的弱点——它的反应性——也是它的优势。manbet手机版在20世纪70年代早期，manbet手机版斯坦利manbet手机版惠廷汉姆manbet手机版利用锂的巨大动力释放外层电子，他开发了第一个功能锂电池。manbet手机版在1980年,manbet手机版John Goodenoughmanbet手机版电池的潜力翻了一番，为更强大更有用的电池创造了合适的条件。manbet手机版在1985年,manbet手机版彰吉野manbet手机版成功地从电池中去除纯锂，而是完全基于比纯锂更安全的锂离子。manbet手机版这使得电池在实践中是可行的。manbet手机版锂离子电池给人类带来了最大的利益，因为它使笔记本电脑、移动电话、电动汽车的发展以及太阳能和风能产生的能量的存储成为可能。

manbet手机版现在，我们将回到50年前，回到锂离子电池高度充满电的故事的开始。

manbet手机版汽油雾霾重振电池研究

manbet手机版20世纪中期，世界上以汽油为动力的汽车数量显著增加，它们的尾气使大城市里的有害烟雾更加严重。manbet手机版再加上人们越来越意识到石油是一种有限资源，这对汽车制造商和石油公司都敲响了警钟。manbet手机版如果他们的企业想要生存下去，他们需要投资电动汽车和替代能源。

manbet手机版电动汽车和替代能源都需要能储存大量能量的强大电池。manbet手机版当时市场上实际上只有两种可充电电池:一种是1859年发明的重型铅电池(它仍然被用作汽油驱动汽车的启动电池)，另一种是20世纪上半叶开发的镍镉电池。

manbet手机版石油公司投资新技术

manbet手机版石油枯竭的威胁导致石油巨头埃克森决定使其业务多样化。manbet手机版在一项基础研究的重大投资中，他们招募了当时能源领域最重要的研究人员，让他们可以自由地做自己想做的事情，只要不涉及石油。

manbet手机版斯坦利·惠廷汉姆(Stanley Whittingham)是1972年跳槽到埃克森美孚的人之一。manbet手机版他来自斯坦福大学，在那里他的研究包括具有原子大小空间的固体材料，带电离子可以附着在其中。manbet手机版这种现象被称为插层。manbet手机版当离子进入材料内部时，材料的性质就会发生变化。manbet手机版在埃克森公司，斯坦利·惠廷汉姆和他的同事们开始研究超导材料，其中包括能嵌入离子的二硫化钽。manbet手机版他们在二硫化钽中加入离子，研究其导电性如何受到影响。

manbet手机版惠廷汉姆发现了一种能量密度极高的材料

manbet手机版正如科学中经常发生的情况一样，这个实验导致了一个意想不到的和有价值的发现。manbet手机版事实证明，钾离子会影响二硫化钽的电导率，当斯坦利·惠廷汉姆开始详细研究这种材料时，他观察到它具有非常高的能量密度。manbet手机版钾离子和二硫化钽之间的相互作用能量惊人地丰富，当他测量材料的电压时，它是几伏。manbet手机版这比当时的许多电池都要好。manbet手机版斯坦利•惠廷汉姆(Stanley Whittingham)很快意识到，是时候改变方向了，转向开发可以为未来电动汽车储存能量的新技术。manbet手机版然而，钽是较重的元素之一，市场上不需要装载更重的电池，所以他用钛代替钽，钛具有类似的性质，但要轻得多。

manbet手机版锂在负极

manbet手机版锂元素不是应该在这个故事中占据最重要的位置吗?manbet手机版好吧，这就是锂进入叙事的地方——作为斯坦利·惠廷汉姆创新电池上的负极。manbet手机版锂并不是随机选择的;manbet手机版在电池中，电子应该从负极(阳极)流向正极(阴极)。manbet手机版因此，阳极应该包含一种容易释放电子的材料，而锂是最容易释放电子的元素之一。

manbet手机版其结果是一种可充电的锂电池，它可以在室温下工作，而且——毫不夸张地说——具有巨大的潜力。manbet手机版斯坦利·惠廷厄姆前往埃克森美孚位于纽约的总部讨论该项目。manbet手机版会议持续了大约15分钟，管理层随后迅速做出决定:他们将利用惠廷汉姆的发现开发一种具有商业可行性的电池。

manbet手机版电池爆炸，油价下跌

manbet手机版不幸的是，即将开始生产电池的团队遭遇了一些挫折。manbet手机版随着新锂电池的反复充电，锂电极上长出了薄薄的锂须。manbet手机版当它们到达另一个电极时，电池短路，可能导致爆炸。manbet手机版消防队不得不扑灭多起火灾，最后威胁说要让实验室为扑灭锂火灾的特殊化学品付钱。

manbet手机版为了使电池更安全，在金属锂电极中加入了铝，并改变了电极之间的电解质。manbet手机版1976年，斯坦利·惠廷汉姆宣布了他的发现，一家瑞士钟表厂开始小规模生产这种电池，希望将其用于太阳能钟表。

manbet手机版下一个目标是扩大可充电锂电池的规模，以便为汽车提供动力。manbet手机版然而，石油价格在20世纪80年代初急剧下跌，埃克森美孚需要削减开支。manbet手机版开发工作停止了，惠廷汉姆的电池技术被授权给世界上三个不同地区的三家不同的公司。

manbet手机版然而，这并不意味着发展停止了。manbet手机版埃克森公司放弃后，约翰·古迪纳夫接管了公司。

manbet手机版石油危机让古迪纳对电池产生了浓厚的兴趣

manbet手机版小时候，约翰·古迪纳夫在学习阅读方面有很大的困难，这是他被数学吸引的原因之一，并最终在二战后被物理学吸引。manbet手机版他在麻省理工学院林肯实验室工作多年。manbet手机版在那里，他为随机存取存储器(RAM)的发展做出了贡献，这仍然是计算的基本组成部分。

manbet手机版约翰·古迪纳夫(John Goodenough)和上世纪70年代的许多人一样，受到石油危机的影响，希望为开发替代能源做出贡献。manbet手机版然而，林肯实验室是由美国空军资助的，不允许进行各种各样的研究，所以当他得到英国牛津大学无机化学教授的职位时，他抓住了机会，进入了能源研究的重要领域。

manbet手机版当锂离子隐藏在氧化钴中时，会产生高电压

manbet手机版约翰·古迪纳夫知道惠廷汉姆革命性的电池，但他对物质内部的专业知识告诉他，如果用金属氧化物而不是金属硫化物来制造，它的阴极可能会有更高的电位。manbet手机版然后，他的研究小组的一些人被要求找到一种金属氧化物，这种氧化物在插入锂离子时产生高电压，但当离子被移除时不会坍塌。

manbet手机版这次系统的搜寻比约翰·古迪纳夫敢于希望的更成功。manbet手机版惠廷汉姆的电池产生的电压超过2伏，但古迪纳夫发现，阴极中含有钴酸锂的电池的电压几乎是前者的两倍，为4伏。

manbet手机版这一成功的关键之一是约翰·古迪纳夫意识到，电池不需要像以前那样在带电状态下制造。manbet手机版相反，他们可以在事后被收费。manbet手机版1980年，他发表了这种新的能量密集正极材料的发现，尽管它的重量很轻，但却产生了强大的高容量电池。manbet手机版这是迈向无线革命的决定性一步。

manbet手机版日本公司希望新型电子产品使用轻质电池

manbet手机版然而，在西方，随着石油变得越来越便宜，投资替代能源技术和开发电动汽车的兴趣减弱了。manbet手机版日本的情况不同;manbet手机版电子公司迫切需要轻便、可充电的电池，为摄像机、无绳电话和电脑等创新电子产品提供动力。manbet手机版来自旭化成株式会社的Akira Yoshino看到了这种需求。manbet手机版或者如他所说:“我只是嗅到了趋势的发展方向。manbet手机版你可以说我嗅觉很灵敏。”

manbet手机版吉野造出第一个商业上可行的锂离子电池

manbet手机版当吉野明(Akira Yoshino)决定开发一种功能可充电电池时，他使用了古迪纳夫的锂钴氧化物作为阴极，并尝试使用各种碳基材料作为阳极。manbet手机版研究人员此前曾证明，锂离子可以嵌入石墨的分子层中，但石墨会被电池的电解质分解。manbet手机版吉野明(Akira Yoshino)灵光一现的时刻到来了，他尝试使用石油工业的副产品石油焦。manbet手机版当他用电子给石油焦充电时，锂离子被吸进了材料中。manbet手机版然后，当他打开电池时，电子和锂离子流向阴极中的钴氧化物，后者的电位要高得多。

manbet手机版这种电池由吉野彰(Akira Yoshino)研发，性能稳定、重量轻、容量大，能产生惊人的4伏电压。manbet手机版锂离子电池最大的优点是离子嵌入电极中。manbet手机版其他大多数电池都是基于化学反应，在化学反应中，电极缓慢但稳定地变化。manbet手机版当锂离子电池充电或使用时，离子在电极之间流动而不与周围环境发生反应。manbet手机版这意味着电池的寿命很长，在性能下降之前可以充电数百次。

manbet手机版该电池的另一大优点是没有纯锂。manbet手机版1986年，当吉野彰(Akira Yoshino)测试电池的安全性时，他非常谨慎，并使用了专为测试爆炸装置设计的设备。manbet手机版他把一大块铁掉在电池上，但什么也没有发生。manbet手机版然而，在用含有纯锂的电池重复实验时，发生了剧烈的爆炸。

manbet手机版通过安全测试对电池的未来至关重要。manbet手机版吉野彰说，这是“锂离子电池诞生的时刻”。

manbet手机版锂离子电池——无化石燃料社会的必需品

manbet手机版1991年，日本一家大型电子公司开始销售第一批锂离子电池，引发了电子行业的一场革命。manbet手机版移动电话萎缩，电脑变得便携，MP3播放器和平板电脑被开发出来。

manbet手机版随后，世界各地的研究人员通过元素周期表寻找更好的电池，但还没有人成功地发明出能超过锂离子电池的高容量和高电压的电池。manbet手机版然而，锂离子电池已经改变和改进;manbet手机版除此之外，John Goodenough用磷酸铁取代了氧化钴，这使得电池更加环保。

manbet手机版和几乎所有事情一样，锂离子电池的生产对环境有影响，但也有巨大的环境效益。manbet手机版该电池促进了清洁能源技术和电动汽车的发展，从而有助于减少温室气体和颗粒物的排放。

manbet手机版通过他们的工作，约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰为无线和无化石燃料社会创造了合适的条件，从而为人类带来了最大的利益。

manbet手机版瑞典皇家科学院决定将2019年诺贝尔化学奖授予狗万世界杯

manbet手机版约翰·b·古迪纳夫
manbet手机版1922年生于德国耶拿。
manbet手机版1952年获得博士学位
manbet手机版美国芝加哥。manbet手机版弗吉尼亚·h·科克雷尔
manbet手机版大学工程学教授
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manbet手机版1941年生于英国。manbet手机版1968年获得博士学位
manbet手机版牛津大学，英国。manbet手机版杰出的
manbet手机版宾汉姆顿大学教授，
manbet手机版美国纽约州立大学。

manbet手机版彰吉野
manbet手机版1948年生于日本穗田。
manbet手机版2005年大阪大学博士，
manbet手机版日本。manbet手机版朝日名誉研究员
manbet手机版Kasei株式会社，东京，日本
manbet手机版日本明治大学教授
manbet手机版日本名古屋。

manbet手机版“为锂离子电池的发展”

manbet手机版科学编辑:manbet手机版Claes Gustafsson, Gunnar von Heijne, Olof Ramström，诺贝尔化学委员会
manbet手机版文本:manbet手机版安Fernholm
manbet手机版翻译:manbet手机版克莱尔巴恩斯
manbet手机版插图:manbet手机版©Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院
manbet手机版编辑器:manbet手机版莎拉Gustafsson

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