能用上智能手机，你得向这三位老爷子鞠个躬

瑞典当地时间10月9日上午，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳夫（美国人），M·斯坦利·威廷汉（英国人）和吉野彰（日本人）。

作为诺贝尔奖六大奖项中比较“理综向”的一个，以往的诺贝尔化学奖获奖人的研究成果往往会令普通人摸不着头脑。

比如18年获奖者的获奖成果是：“酶的定向演化以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术”；17年的是“开发冷冻电子显微镜用于溶液中生物分子的高分辨率结构测定”；16年的是“分子机器的设计和合成”。

是不是有种，字儿我每个都认识，但连在一起就不知道是什么鬼了的赶脚？

然而，今年的诺贝尔化学奖三位获奖者的获奖成果，非常的简明扼要：在锂离子电池研发领域的贡献。

正是开头提到的三位年龄加起来接近250岁的老爷子（古迪纳夫97岁是有史以来年龄最大的获奖者），通过“接力”的方式，使得锂电池这种在当今社会中简直无处不在的可充电电池技术从无到有、从理论走向商用，奠定了今天信息化社会的基础。

这个周末就跟大家聊聊锂电池的来龙去脉，以及三位老爷子如何造就了今天这个可充电的世界。

01、什么是锂电池

今天手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机等一切可移动电子设备中使用的可充电电池几乎都是锂电池。

我们使用的锂电池其实是锂电池中的一种--锂离子电池。与它的同胞“锂金属电池”相比，由于其可多次充电，因而得到了最广泛的应用，所以咱们现在所说的锂电池，指的基本都是锂离子电池。

锂离子电池的工作原理，简单来说，就是通过锂离子在正负极或负正极间的移动，来实现电池的充电或者是供电。

与其他电池类似，锂离子使用正极（阴极），负极（阳极）和电解质作为导体。正极（阴极）是金属氧化物，负极（阳极）由多孔石墨构成。在放电过程中，锂离子通过电解质和隔膜从负极移动到正极；充电时，锂离子沿着相反的方向从正极流向负极。

锂离子电池的原理听上去似乎很简单，那么为何这种看似很容易制造的可充电电池，却能获得诺贝尔奖的眷顾呢？

02、锂离子电池的诞生

上个世纪70年代，在美苏冷战的大背景下，各个国家纷纷在寻求能替代化石能源的方法，以免受到石油危机的影响。

而当时对可替代能源方案最感兴趣的公司之一，则是化工巨头埃克森（埃克森和美孚两家石油化工企业合并后现在已经是“埃克森美孚”了，别告诉我你没听说过这家公司）。

彼时刚刚30而立的埃克森研究员英国人威廷汉（封面图中C位的老爷子），在实验室里进行超导材料研究时，意外发现钾离子嵌入二硫化钛后产生的新材料，具有非常高的能量密度，电压竟然可以达到2伏，远远好于当时的其他类型电池。

于是乎，威廷汉毅然决然的从材料研究领域，开始转向新能源研究领域，并基于他所发现的新材料作为电池的阴极，推出了世界上第一款可充电锂电池（没想到竟然是石油企业首先发明的可充电锂电池吧）。

你可能要疑惑了，这里面和锂有啥关系？

因为这款电池的阳极是锂（下图中的“-”，注意电池中阳极是负极，阴极是正极！！！），原因是锂的化学性质非常活泼，很容易失去电子，而电池的基本原理就是要不断释放电子（供电时阳极的锂释放电子到阴极（下图中的“+”）的二硫化钛并存储起来，充电时电子反向运动），但正因为金属锂特别活跃，因此很容易爆炸，别说当时了，前几年三星电池不还经常爆炸。

但是，正当威廷汉的研究刚有起色还不足以推出市场时，埃克森遭遇油价暴跌危机，为了缩减成本，埃克森砍掉了威廷汉的研究项目。。。于是第二位老爷子古迪纳夫开始接盘了。

03、锂离子电池的改进

要说这古迪纳夫大爷（封面图中左一），不但名字起得够屌（英文是goodenough。。相当于这老爷子名字翻译过来叫“倍儿好”），而且经历也很传奇。

古大爷刚读本科入学时是耶鲁大学古典文学系的，后来转去哲学系，最后从数学系毕业。。

毕业后，古大爷加入了美国空军（正值二战），30来岁退役后又去芝加哥大学读物理学硕士。。

毕业后，进入了牛津大学担任化学教授。。

简单来说，古大爷就是古典文学专业里最懂哲学的数学家中研究物理研究的最透的化学家。

古大爷在1970年代自己已经50多岁“高龄”时开始关注威廷汉的锂电池技术，正值当时威廷汉受公司影响已经停止了对锂电池的继续研究。古大爷带领团队接下接力棒，并发现采用钴氧化物--钴酸锂（下图中的“+”）取代二硫化钛作为阴极的话，锂电池电压可达到4伏，然而易燃易爆炸的安全问题还没解决，因此还无法推出商用产品。

04、锂电池的商业化

在两位前人的研究成果之上，日本大爷吉野彰登场了。

1980年代，吉野彰采用古大爷的钴酸锂作为电池的阴极，并最终发现当使用石油焦（石油工业的副产品）取代锂这种危险金属作为电池的阳极（下图中的“-”）时，其不但可以存储锂离子，而且由于电池中不存在纯锂了，锂离子电池电压稳定、容量大、最为安全。

终于到可商业化使用的锂离子电池正式面世的时刻啦！此时，吉大爷也很紧张，毕竟这玩意要是整不好的话，不光要钱还要命啊！

于是，吉大爷在一间爆炸实验室内，同时对使用石油焦作为阳极的电池与使用锂作为阳极的电池进行了非常粗暴的对比实验：那就是向这两款电池同时仍大铁块。实验结果是，吉大爷发明的锂电池，怎么扔也不爆炸，而锂作为阳极的电池，一扔就boomshakalaka了。

最重要的安全问题解决了，商业化的锂电池也在90年代由日本首次推出。

05、结束语

锂电池的发明对于当今社会的意义可以说不亚于晶体管、互联网等发明划时代的意义，同时锂电池的使用，又显著减少了化石燃料造成的环境污染。

因此，虽然锂电池的发明看似技术含量不高，主要就是阴极、阳极材料的不断改进，但由于其对于整个世界的重要意义，因此实至名归的获得了今年的诺贝尔奖。

虽然锂电池主要的三名发明者都是欧美日国家的科学家，但是当今中国拥有丰富的锂资源和完善的锂电池产业链，是全球最大的锂电池材料和电池生产基地。去年，中国锂离子电池市场产量达102GWh，同比增长26.71%，超过全球产量的一半。

而未来，随着锂电池技术不断升级，伴随5G网络万物互联的时代背景，相信锂电池会对整个世界产生更为深远的影响。

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