鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：500次 | 2023年06月09日
鋰離子電池即將改變世界？
2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)為表彰鋰離子電池技術(shù)的不斷完善和進(jìn)取，授予了約翰•b•古迪納夫、M•斯坦利•威廷漢和吉野彰。
氫氦鋰鈹硼碳氮氧氟氖鈉鎂鋁硅……，這是我們初中化學(xué)課腦袋發(fā)大也要背誦的元素周期表。氫是最活躍的氣體，鋰是最活躍的金屬，甚至與非常穩(wěn)定的氮都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用鋰來制造電池，假如沒有這些高尚的發(fā)明家，你的手機(jī)就如同一個(gè)打開保險(xiǎn)蓋的手榴彈。
上世界70年代，人們將金屬鋰作為電極，研發(fā)出了鋰離子電池。但由于鋰的活躍性，電池起火爆炸問題難以處理。
古迪納夫可以算是一個(gè)雜家出身。在大學(xué)學(xué)習(xí)過古典文學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)，僅僅修過兩年化學(xué)課。二戰(zhàn)中參加美軍，在太平洋戰(zhàn)場(chǎng)上從事氣象數(shù)據(jù)收集。戰(zhàn)后回到大學(xué)學(xué)習(xí)物理，博士卒業(yè)后又去研究固體磁性。1976年他54歲，進(jìn)入牛津大學(xué)無機(jī)化學(xué)試驗(yàn)室當(dāng)主任，才算開始將研究范疇轉(zhuǎn)入電池。到上世紀(jì)80年代，古迪納夫發(fā)明了相對(duì)更加穩(wěn)定的鈷酸鋰材料，大幅度降低了鋰離子電池易燃易爆的幾率，算是把手榴彈的保險(xiǎn)蓋又蓋上了，使其能夠成為一種實(shí)用的產(chǎn)品能夠進(jìn)入我們的生活。
顯然，在古迪納夫眼中，鈷酸鋰遠(yuǎn)未達(dá)到理想的狀態(tài)。1997年，75歲的他又拿出了磷酸鐵鋰材料的發(fā)明，進(jìn)一步提升了鋰離子電池的安全性。至此，他被譽(yù)為鋰離子電池之父。在90歲的時(shí)候，他再次公布了更安全、更廉價(jià)、更實(shí)用的全固態(tài)電池技術(shù)，避開了鋰離子電池內(nèi)電解液可能帶來的不安全性，算是可以徹底不用擔(dān)心手機(jī)變成手榴彈了。而今年獲得諾貝爾獎(jiǎng)，他已97歲。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
懷廷漢姆研究用層狀材料制造電極，將鋰離子存儲(chǔ)在鈦硫化物的片層內(nèi)。鋰離子可以從一個(gè)電極穿梭到另一個(gè)電極，從而形成可充電電池。吉野彰研究將碳基材料為陽極用于鋰離子電池，再用鈷酸鋰為陰極，去除電池中的易燃易爆的金屬鋰，提高了安全性，使鋰離子電池更加實(shí)用。正是他們鍥而不舍的研究，將鋰離子電池成為改變我們生活最重要的發(fā)明之一。
今天，鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)極深地滲透到我們社會(huì)生活的方方面面。30多年前，我曾經(jīng)是一個(gè)職業(yè)新聞攝影記者，一個(gè)頭疼的問題是要怎么樣保持閃光點(diǎn)有充分電力完成采訪。當(dāng)時(shí)我們使用鎳氫儲(chǔ)能電池，一組四個(gè)充電電池只能保證不到一個(gè)膠卷36張的閃光照明，而且價(jià)格很貴、壽命很短。電池還有記憶，充電前要先放電，一組電池連放帶充要十幾個(gè)小時(shí)，麻煩無比。若閃光燈不亮了，你就拍不到要的照片，回來就無法向總編交差。那時(shí)每次出門都要帶上一大堆蓄電池，還要帶上干電池備用。而今天，假如使用鋰離子電池基本不用擔(dān)心這種問題。同時(shí)，技術(shù)的急速進(jìn)步已將新聞攝影記者這個(gè)職業(yè)基本淘汰，任何一個(gè)記者甚至一般人都可以拿一部智能手機(jī)搶拍和公布最及時(shí)的新聞圖像。
今天，我們的手機(jī)鋰離子電池儲(chǔ)電量都已超過4000mAh，讓手機(jī)不僅是一個(gè)電話，而且成為幾乎無所不能的智能信息終端。在高強(qiáng)度使用的情況下也可支持近十個(gè)小時(shí)，而且隨時(shí)可以快速充電，極大的方便了我們的生活，以至于我們拿一部手機(jī)就可以行走天下。
1990年，我們?cè)诿绹?guó)見到的第一個(gè)手提電腦，要賣2000多美元，CPU是386SX，速度惟有16M，電池僅能為維持運(yùn)行40分鐘，而且不到1年就要更換新電池，換一塊電池要幾百美元。而今天，很多筆記本和平板電腦只賣幾百美元，繼續(xù)使用8小時(shí)，重量惟有幾百克。這除了電子技術(shù)的進(jìn)步，也有電池技術(shù)進(jìn)步的支撐。
電池技術(shù)進(jìn)步讓我們從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代走向了移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，同時(shí)也改變了我們的交通和能源系統(tǒng)。日本曾經(jīng)組織專家評(píng)估電池儲(chǔ)能技術(shù)前景，多數(shù)專家不看好鋰離子電池，認(rèn)為其安全性、儲(chǔ)能質(zhì)量密度、成本都沒有前景，所以日本車企押注氫燃料動(dòng)力電池并重金投入。但是，沒有想到埃隆•馬斯克用日本自己加工的鈷酸鋰離子電池制造的電動(dòng)汽車，一次充電居然可以行使600公里，基本替代了傳統(tǒng)汽車，讓氫燃料動(dòng)力電池技術(shù)面對(duì)既生瑜何生亮的窘境。只能用免費(fèi)供應(yīng)技術(shù)和分享專利來忽悠我國(guó)，希望以此分擔(dān)前期投入的成本。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
埃隆•馬斯克說：不要相信業(yè)內(nèi)專家告訴你技術(shù)已經(jīng)登峰造極，任何技術(shù)都可能存在創(chuàng)新沖破的巨大空間。這一次三位老先生獲得諾獎(jiǎng)，恰恰證明了馬斯克的判斷。鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步仍有巨大的空間，將顛覆的是整個(gè)世界。
我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)在推進(jìn)泛在能源互聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)緊要的技術(shù)進(jìn)步，就在于電力儲(chǔ)能技術(shù)的沖破。截至2019年六月，我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)344萬輛，其中純電動(dòng)汽車保有量281萬輛，占新能源汽車總量的81.74%。純電動(dòng)汽車的性價(jià)比已經(jīng)接近甚至越過臨界點(diǎn)，預(yù)計(jì)2020年新能源車500萬輛保有量的目標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)。依據(jù)規(guī)劃，到2030年我國(guó)新能源車將達(dá)到2000萬輛，其中80%是純電動(dòng)汽車。目前市場(chǎng)銷售的主力車型行駛里程已達(dá)到400-500公里，蓄電池容量60-80千瓦時(shí)。假如在每輛車每天在用電高峰時(shí)段向電網(wǎng)返送10千瓦時(shí)電力，就是1.6億千瓦的調(diào)峰容量，相當(dāng)于現(xiàn)有抽水蓄能電站的5倍，將徹底顛覆既有電力系統(tǒng)的格局。
電網(wǎng)有足夠的調(diào)峰容量，就可以接納更多不穩(wěn)定不確定的光伏和風(fēng)電，就會(huì)有更多的家庭和公司通過分布式能源加工可再生能源電力進(jìn)行儲(chǔ)存或銷售。電動(dòng)汽車充電電池在從汽車退役后，仍可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)使用于分布式儲(chǔ)能，使將來電力系統(tǒng)和今天的互聯(lián)網(wǎng)相同無處不在并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互動(dòng)。能源、信息、交通、建筑、工業(yè)和農(nóng)業(yè)，將因?yàn)殡姵囟跒橐惑w，實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)，而鋰離子電池在其中擔(dān)負(fù)了至關(guān)緊要的任務(wù)。
我國(guó)要特別感謝約翰•b•古迪納夫、M•斯坦利•威廷漢和吉野彰這三位高尚的發(fā)明家，因?yàn)槲覈?guó)是這些技術(shù)的最大受益者。這不僅是因?yàn)槲覈?guó)是智能手機(jī)和筆記本及平板電腦持有量最多的國(guó)家，他們的技術(shù)改變了我們溝通、交流、學(xué)習(xí)的方式。而且，我國(guó)還是電動(dòng)汽車保有量最多的國(guó)家，大量的電動(dòng)汽車不僅顛覆了我們的交通方式，減少了對(duì)石油的依靠，也改善了我們城市的空氣質(zhì)量。同時(shí)，我國(guó)還是相關(guān)產(chǎn)品最大的加工國(guó)和出口國(guó)，為我們創(chuàng)造了大量就業(yè)、稅收和財(cái)富。
2018年全球前十大動(dòng)力鋰電池加工商中，我國(guó)公司占據(jù)7席。其中，寧德時(shí)代電池出貨量全球第一，達(dá)到23.4GWh，第二名松下為20.7GWh，第三名比亞迪11.4GWh，第四名LG化學(xué)惟有7.4GWh，第7名三星SDI僅有3GWh。2019年1-八月，我國(guó)動(dòng)力鋰電池裝車量超過GW的有三家。其中寧德時(shí)代遙遙領(lǐng)先，達(dá)到13.64GWh，實(shí)現(xiàn)裝車26.26萬輛，占據(jù)市場(chǎng)份額的45.5%。
到2020年，我國(guó)的鋰離子電池加工能力可以滿足116.21萬輛電動(dòng)汽車的產(chǎn)量，其中58.02萬輛乘用車，58.19萬輛商用車。到2025年，將可滿足加工262.47萬輛電動(dòng)汽車，其中150.67萬輛乘用車，112.07萬輛商用車。到那時(shí)，城市里的公交車和市政用車將可全部電動(dòng)化，而大灣區(qū)、長(zhǎng)三角和京津冀將可能率先實(shí)現(xiàn)交通零排放目標(biāo)，城市空氣質(zhì)量將從根本上得以改善。
為此，我們應(yīng)當(dāng)再一次感謝這些獲得諾貝爾獎(jiǎng)高尚的發(fā)明家，感謝他們堅(jiān)持不懈的努力，感謝他們用科學(xué)改變世界的精神。
