鋰離子電池的發(fā)明和應(yīng)用，使得人們可以進(jìn)入一個(gè)可持續(xù)發(fā)展并且更清潔的社會(huì)，因?yàn)殇囯x子電池奠定了無(wú)線、無(wú)化石燃料社會(huì)的基礎(chǔ)。

▲2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主。圖/諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)

當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，約翰B古迪納夫（JohnB.Goodenough）、斯坦利威廷漢（M.StanleyWhittingham）和吉野彰（AkiraYoshino）三位科學(xué)家獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)陂_(kāi)發(fā)鋰離子電池上面作出的貢獻(xiàn)。

三位科學(xué)家分別來(lái)自美英日，他們對(duì)鋰電池做出了極為重要的工作。古迪納夫?qū)囯姵氐臐摿μ岣吡艘槐叮瑸楣δ芨鼜?qiáng)大、更有用的電池創(chuàng)造了合適條件；威廷漢在開(kāi)發(fā)首個(gè)功能性鋰電池時(shí)，利用了鋰的巨大動(dòng)力來(lái)釋放其外部電子；吉野彰則成功從電池中去除了純鋰，取而代之的是比純鋰更安全的鋰離子。

鋰離子電池使人類進(jìn)入更清潔的社會(huì)

鋰離子電池是一種重量輕、可再充電，而且功能強(qiáng)大的電池，今天已經(jīng)廣泛應(yīng)用于從手機(jī)到筆記本電腦和電動(dòng)汽車的各個(gè)領(lǐng)域。而且，它還可以儲(chǔ)存來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能的大量能源。

當(dāng)全世界的人都使用以鋰離子電池作為動(dòng)力的電器和IT終端設(shè)備時(shí)，人們的生活勢(shì)必會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化。

這種改變的標(biāo)志，其實(shí)就是讓人類社會(huì)邁入生態(tài)文明的門檻。而這個(gè)時(shí)間段是以1991年索尼公司采用古迪納夫理論而制作出的世界上第一款商用鋰離子電池為節(jié)點(diǎn)之一。從此，手機(jī)、照相機(jī)、手持?jǐn)z像機(jī)、筆記本電腦，乃至電動(dòng)汽車等領(lǐng)域都步入了便攜式新能源時(shí)代。

然而，鋰離子電池最深遠(yuǎn)的意義，并不在使用的方便，而在于可持續(xù)和環(huán)保。前者在于可充電重復(fù)使用，后者在于使用鋰離子電池后可減少化石燃料的使用，因而能夠延緩全球變暖的步伐，樹(shù)立起生態(tài)文明時(shí)代的坐標(biāo)。

這個(gè)坐標(biāo)又是以第四次工業(yè)革命作為支撐，而第四次工業(yè)革命是以石墨烯、基因、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子信息技術(shù)、可控核聚變、清潔能源以及生物技術(shù)為突破口的工業(yè)革命。

簡(jiǎn)言之，鋰離子電池的發(fā)明和應(yīng)用，使得人們可以進(jìn)入一個(gè)可持續(xù)發(fā)展并且更清潔的社會(huì)，因?yàn)殇囯x子電池奠定了無(wú)線、無(wú)化石燃料社會(huì)的基礎(chǔ)。

回收廢鋰離子電池是一個(gè)挑戰(zhàn)

鋰電池發(fā)明者獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)也表明，能夠造福于人類社會(huì)和自然環(huán)境的實(shí)用性成果，同樣能獲得諾貝爾獎(jiǎng)的垂青。

正是因?yàn)橛辛斯诺霞{夫的理論和其發(fā)明的鋰電池中的重要部件鈷氧化物陰極（鈷酸鋰，現(xiàn)在全世界的便攜電子設(shè)備都采用這種陰極），以及威廷漢、吉野彰的鋰離子電池的實(shí)用性研發(fā)，才讓鋰離子電池成為千家萬(wàn)戶都在使用的平凡、廉價(jià)和實(shí)用的能源動(dòng)力。

鋰離子電池的獲獎(jiǎng)也表明，現(xiàn)代科研成果既需要多學(xué)科合作，還需要逐步完善。

電池技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜又艱難的交叉學(xué)科領(lǐng)域。吉野彰盡管在攻克鋰離子電池時(shí)找到了合適的陽(yáng)極材料，但一直找不到合適的陰極材料。他讀到了古迪納夫的論文受到啟發(fā)，認(rèn)定鈷酸鋰是最好的陰極材料，能把現(xiàn)有的鋰鎘電池的重量縮減三分之一。

由此，吉野彰設(shè)計(jì)的鋰離子電池以碳基材料為陽(yáng)極，以鈷酸鋰為陰極，完全去除電池中的金屬鋰，大大提高了安全性，并由此確立了鋰離子電池的基本概念和技術(shù)范式。

在鋰離子電池獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，也傳來(lái)了更多關(guān)于這一電池的好消息。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)公司的最新預(yù)測(cè)，隨著鋰離子電池價(jià)格的持續(xù)下降，以及可再生能源發(fā)電量的日益增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2040年，全球部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)的累計(jì)容量將達(dá)到2857億瓦小時(shí)（GWh）。

隨著全球可再生能源和清潔能源使用量的迅速增長(zhǎng)，基于鋰離子電池的儲(chǔ)能應(yīng)用還會(huì)越來(lái)越廣泛。

但同時(shí)，鋰離子電池的廣泛使用也提出了另一個(gè)挑戰(zhàn)，如何回收廢棄的鋰離子電池。如果處理不當(dāng)，其反而會(huì)污染環(huán)境。

鋰離子電池具有化學(xué)和電氣雙重風(fēng)險(xiǎn)，目前被歸類為第9類危險(xiǎn)品。

目前廢棄鋰離子電池通常來(lái)自手機(jī)、筆記本電腦和其他電子產(chǎn)品，而且常與其他類型的電池混雜在一起。此外，市場(chǎng)上的鋰離子電池至少存在14種不同類型的陰極材料，對(duì)回收、儲(chǔ)存和運(yùn)輸都提出了重大挑戰(zhàn)，需要更為安全的技術(shù)和操作。

只有解決了鋰離子電池在回收方面的可擴(kuò)展性、低成本、安全性和環(huán)境可持續(xù)性，才可能從碳基經(jīng)濟(jì)向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型，并減少化石燃料的使用和大量減少溫室氣體排放。

另一方面，目前的鋰離子電池所裝備的電動(dòng)汽車，還無(wú)法與燒化石燃料的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車競(jìng)爭(zhēng)，尤其是價(jià)格。因此，還需要在鋰離子電池的基礎(chǔ)上研發(fā)出超級(jí)電池。或許這也是2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)對(duì)鋰離子電池研究的一種驅(qū)動(dòng)吧。（專欄作者□張?zhí)锟保?/p>