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
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
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
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