锂电池，人人不离手的诺奖发明

叶臾

一年一度的诺贝尔奖在万众期待中依次揭晓，拿下诺贝尔化学奖的古德伊纳夫、惠廷厄姆和吉野彰成了今年最受追捧的对象。究其原因，除了这三位得奖者的人生故事精彩以外，还因为他们研究的锂电池与生活息息相关。我们每个人的手机里都有一块锂电池，离开了它，现代人简直没法活。

锂是密度最小的金属，具有最高的能量重量比，这意味着它可以用最轻的体积产生最高的电压。因为这种特性，20世纪初化学家们就开始研究制造锂电池的可能性。不过，锂元素非常活跃，无论是加工还是保存都对环境要求比较高，尤其是在有水或有氧气的条件下，很容易燃烧或爆炸。这在一定程度上限制了锂电池的应用，因此在很长一段时间里，鋰电池研究并未得到足够重视。

1973年，西方世界出现了石油危机，很多国家迫切地寻找化石替代能源和更好的储能方式，锂电池重新进入了科学研究视野。当时在美国埃克森石油工作的惠廷厄姆知道锂很容易释放电子，非常适合做电池阳极，而他需要找到能够在阴极捕获锂离子的高密度材料。后来他发现二硫化钛非常适合，于是有了最早的锂电池，其电量存储是铅酸电池的10倍、镍铬电池的5倍。

不过，惠廷厄姆的成果存在一个致命缺陷，就是如果给他的锂电池反复充电，金属锂就会从阴极跑出来，可能导致短路，引发爆炸等事故。所以，这种锂电池无法得到广泛应用。

接下来，古德伊纳夫登场了。当时在牛津大学任教的他认为只有把阴极换成其他材料，锂电池的潜力才能真正发挥。1980年，他用钴酸锂替代结构相似的二硫化钛，不仅解决了短路问题，还实现了重复充电，电池功率达到了初期的两倍。

几乎同时，日本企业也加强了锂电池研发。旭化成株式会社的吉野彰继承了古德伊纳夫的研究成果，在阴极继续使用钴酸锂，但在阳极改用可以储存锂离子的碳基材料。通过这一改进，整个电池彻底消除了纯锂，只剩下锂离子。从锂电池到锂离子电池的这一步跨越，不仅让锂电池变得更加安全，也为其大规模商用创造了条件。

新技术从发明到落地都需时日。直到1991年，索尼公司才在世界上首次将锂电池运用到实际电子产品中，而锂电池产业迎来真正的大爆发则是4年之后。1995年，微软推出了新的操作系统，大大推动了笔记本电脑市场的规模，手机和互联网时代也拉开序幕，锂电池销量呈几何级增长。进入21世纪后，电动汽车成了锂电池的另一重要应用领域。特斯拉等公司以锂电池为动力，开启了新能源汽车的新时代。

尽管锂电池有很多优势，但随着社会发展，其瓶颈也越来越明显。例如，安装锂电池的新能源汽车在续航方面不能满足消费者需求;有瑕疵的锂电池仍会发生爆炸事故;被废弃的锂电池也是一个潜在污染源。

现在，科学家正在寻找更清洁的能源和更好的能源储存方式，这将是一场持久战。从目前看，未来很长一段时间，锂电池仍将在生活中扮演重要角色，直到更先进的科学产品将其替代。