瑞典皇家科学院今天宣布,2019年诺贝尔化学奖将颁给得克萨斯大学奥斯汀分校教授约翰·B·古登堡、纽约州立大学宾汉姆顿分校教授斯坦利·惠廷汉和日本名城大学教授吉野幸男,以表彰他们“对锂电池发明的贡献”。
他们创造了一个充电的世界。
2019年诺贝尔化学奖授予锂电池的发明。这种轻便、可充电、功能强大的电池如今已经进入了普通人的家庭,被每一部手机、笔记本电脑和其他电子设备所使用。它还可以用来储存太阳能和风能,从而有可能建立一个使用零化石燃料的社会。
锂电池在世界范围内被广泛用于为便携式电子设备供电,如通信、工作、研究、听音乐或检索知识。锂电池的发明也使开发远程电动汽车成为可能,这种汽车也广泛用于储存太阳能、风能等可再生能源。
锂离子电池给我们的生活带来了革命性的变化,从手机到笔记本电脑和电动汽车,锂离子电池已被广泛应用于各种领域。通过他们的工作,今年的化学获奖者为建立一个无线、无化石燃料的社会奠定了基础。
锂电池的研发基地是在20世纪70年代的石油危机期间建立的,斯坦利·惠廷汉正在研究一种可以摆脱石油燃料的能源技术。他开始研究超导材料,很快就发现了一种极有活力的材料,他创造性地将其用于制造锂电池阴极。这是由二硫化钛制成的。在分子水平上,内部空隙可以容纳锂离子。
电池的正极由锂金属制成。锂有很强的释放电子的驱动力。这就产生了一个巨大的潜力电池,刚刚超过2伏。然而,锂金属是活性的,电池爆炸的风险太高,不具备商业可行性。
john goodenough预言,如果用金属氧化物代替金属硫化物来制造阴极,电池将具有更大的潜力。经过系统研究,1980年,他证明嵌入锂离子中的氧化钴可以产生高达4伏的电压。这是一个重要的突破,将导致更强的电池。
上世纪70年代初,斯坦利·惠廷厄姆(stanley whittingham)开发出第一块可工作的锂电池时,他利用锂的能量释放其外部电子。
吉野幸男在1985年发明了第一个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极中使用活性锂,而是使用石油焦,这种碳材料就像阴极中的氧化钴一样,可以插入锂离子。
因此,研究人员开发出了一种重量轻、耐用的电池,双喜鸟可以在性能出现故障前进行数百次充电。锂离子电池的优点是它们不是基于分解电极的化学反应,而是锂离子在正负电极之间的来回流动。
自1991年首次推出以来,锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。它们为无线通信和无化石燃料社会奠定了基础,给人类带来了巨大的利益。
此前,《美国化学学会周刊》、《化学与化学新闻》(C&EN)做出了相当准确的预测。当时,《华尔街日报》说,今年的化学奖可能会颁给电池研究、基因编辑技术和金属有机框架材料研究三大领域,这将改变世界人类的生活。据推测,今年的获奖者可能是97岁的“锂电池之父”和德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程教授顾。约翰B。
电池设计包括性能设计和结构设计,所谓性能设计是指电压、容量和寿命的设计。结构设计是指电池外壳、隔膜、电解液等结构件的设计。下面由立面网为大家介绍,锂离子电池的设计程序一般分为三个步骤。
一。综合分析各种给定的技术指标,找出关键问题。通常为了满足整机的技术要求,提出的技术指标包括工作电压、电压精度、工作电流、工作时间、机械负荷、寿命和环境温度,其中主要是工作电压(和电压精度)、容量和寿命。
2.性能设计。根据需要解决的关键问题,在积累试验数据和生产实践经验的基础上,确定合适的工作电流密度,选择合适的工艺类型,进行合理的电压等性能设计。根据实际需要的容量,确定合适的设计容量,以确定活性物质的比例和用量。选择合适的隔膜材料和外壳材料来确定寿命设计。选材要根据电池的要求,在保证成本的前提下,尽量选用新材料。当然,这些设计都是与设计有关的综合考虑,不能忽略任何方面。
三。结构设计。包括形状和尺寸的确定、单体电池的外壳设计、电解质隔膜的设计、导电网络的设计、电极、孔的设计等。电池组还需要电池组件、电池外壳、内衬材料和加热系统设计。