新能源汽车锂电池的发展史(生到现代科技的旅程)电池技术,一个曾经由电报和最初的电灯完全依赖的领域,拥有丰富而复杂的历史。这个故事的主角之一是托马斯·生,一个在电池创新中占有一席之地的伟大发明家。
在电池的历史长河中,亚历山德罗·沃尔塔的贡献至关重要。19世纪之交,这位意大利物理学家通过堆叠浸泡在盐水中的纸板隔开的锌和铜盘,发现了产生电流的方法。他的创新不仅仅是世界上第一个电池——伏打电池的诞生,更是电池技术的一次巨。
生,一个熟悉于通过改进配方和系统化生产在混凝土制造上取得成功的工程师,将他的关注转向了电池。尽管二十世纪初电池技术并不新鲜,但生对其进行了革新。他开始尝试不同的元素组合,以改善化学反应。最终,他找到了一种复杂的镍铁混合物,与氢氧化钾溶液结合,装入高质量的瑞典钢材中,创造了一种新型电池。
在生实验的背景下,法国物理学家加斯顿·普兰特发明了第一个可充电电池。这种电池使用装有酸的螺旋形铅电极,尽管在启动汽车发动机时非常有效,但其在存储电力方面的能力有限。
生在电池领域的实验至少证明了一点:尽管电池化学复杂,但它确实可以改进。他的探索引入了锂这一关键元素,它最终成为现代电池技术的基石。生在他的电池中添加了少量的氢氧化锂,发现这提高了电池容量约10%,尽管当时人们还不完全理解其中的化学反应。
电池科学家们继续在生的基础上进步,开发出包括镍镉和镍氢电池在内的其他电池化学品种,这些成为大多数可充电电池的基础。然而,将锂这一最有前途的元素融入其中仍然是一个挑战。直到20世纪70年代,科学界才开始理解如何有效利用这种挥发性物质。
电池本质上是一种燃料形式,内部发生的是受控化学反应,旨在引导这些材料中包含的能量并将其转化为电流。锂因其极高的反应性而成为研究焦点。20世纪70年代,埃克森美孚公司的研究员斯坦利·惠廷厄姆,首次将锂用于电池的重大突破。他的实验虽然取得了成功,但也暴露出锂电池在大型化时的安全隐患。
惠廷汉姆的工作为锂电池铺平了道路,但在安全性和实用性方面还有很长的路要走。20世纪80年代,美国物理学家约翰·B·古迪纳夫的工作在牛津大学的无机化学实验室取得了重大进展。他的团队发现了锂离子电池阴极的最佳配方,显著提高了电池的安全性和容量。
随后,日本研究员吉野彰完善了锂离子电池的设计,将古迪纳夫的钴酸锂阴极与特定类型的石墨阳极配对。这一发明使锂离子安全平稳地在电极间移动,从而大大增强了电池的性能和可靠性。他的创新,包括一种将电极材料卷绕在金属罐中的方法,为现代锂离子电池的商业化奠定了基础。
1992年,日本电子公司索尼推出了首批量产的锂离子电池bat365正版唯一官网,这标志着这种技术的真正商业化。此后,锂离子电池迅速普及到各种电子设备中,尤其是在智能手机的出现后,它们成为了最强大的电池类型。2019年,惠廷汉姆、古迪纳夫和吉野因其在锂离子电池领域的贡献而共同获得了诺贝尔化学奖。
今天,锂电池不仅是智能手机和电动汽车的核心组成部分,还是推动现代技术进步的关键力量。尽管如此,对锂的需求已经开始超过我们从地球上提取锂的能力。随着技术的进步,未来可能会有新的电池技术出现,但锂电池无疑已经在我们的生活和技术发展中留下了不可磨灭的印记。
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