2019年诺贝尔化学奖花落锂电池领域

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很少看了相似元素在学术舞台上扮演核心角色,但2019年诺贝尔化学奖的主角却是而是起源于宇宙大爆炸的古老化学元素——锂。

10月9日,瑞典皇家科学院敲定将2019年诺贝尔化学奖授予约翰⋅古迪纳夫(John B. Goodenough),斯坦利⋅威廷汉(M. Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino),以表彰大伙 在锂离子电池领域的贡献。

锂电池的故事要从锂元素被发现讲起

1817年,瑞典化学家Johan August Arfwedson和Jöns Jacob Berzelius首次将锂从而是瑞典小岛的矿石样本中提取出来。当时,Berzelius以希腊语中的“石头、石子”命名了它。

嘴笨 相似名字听起来不得劲,但嘴笨 ,锂是最轻的液体元素——这或许而是为哪此,大伙 有过后完会注意到随身携带的手机。

更准确的来说,瑞典化学家实际上并没办法 发现纯的金属锂,而是以盐的形式发现锂离子。纯锂是相似非常不稳定的元素,须要储趋于稳定石油中,防止它与空气趋于稳定反应。

锂的弱点是它的反应性,但这恰恰也是它的优势。

20世纪70年代初,Stanley Whittingham开发第而是功能性锂电池时,他利用锂的巨大驱动力来释放外层电子。

19200年,John Goodenough将电池的潜力翻了一番,为更强大、更有用的电池创造了大约 的条件。

1985,Akira Yoshino成功地从电池中消除纯锂。他采用锂离子作为材料,比纯锂更安全。

相似尝试使得电池进行了大伙 的实际生活。锂离子电池给人类带来了诸多好处,它使笔记本电脑、手机、电动汽车的发展以及太阳能和风能发电的储存成为了机会。

Stanley Whittingham将锂带入了电池

20世纪中叶,全球汽车保有量上升,汽车尾气进一步加剧了大城市的空气污染。于此一齐,大伙 日益认识到石油资源有限,这使汽车制造商和石油公司拉响了警报。为了生存,大伙 打算投资电动汽车和替代能源。

不过,电动汽车和替代能源都须要完会完会 存储极少量能量的强大电池。当时,市场上必须相似类型的可充电电池——重铅电池和镍镉电池。

是Stanley Whittingham把金属锂带入了电池,也使它成为了相似故事的主角。他将锂作为新电池的负极。

锂否是而是随机选泽; 在电池中,电子应从负极(阳极)流向正极(阴极)。 而是,负极应含晒 相似易于释放电子的材料,而在所有元素中,锂是最容易释放电子的材料。

Stanley Whittingham的实验创发明家 权了在室温下工作的可充电锂电池,而是具有巨大潜力。 过后,他前往纽约埃克森美孚总部,在大约 十五分钟的会议过后,埃克森美孚管理团队决定:将利用Whittingham的发现开发出相似商业上可行的电池。

第一批可充电电池的电极含晒 液体材料,与电解质趋于稳定化学反应否是损坏电池

石油危机激发Goodenough对电池的兴趣

John Goodenough幼年时在阅读方面有很大的障碍,他因而被数学和物理学所吸引。与1970年代的什么都有另一个人一样,Goodenough感受到了石油危机的影响,希望为替代能源发展做出贡献,并而是进入了能源研究领域。

Goodenough了解到Stanley Whittingham的革命性电池,但他对物质内部人员的知识告诉他,机会用金属氧化物替代金属硫化物制造电池的正极,电池的潜力会更大。

他的研究小组现在刚开始寻找相似金属氧化物,要求当它嵌入锂离子时能产生高压,但当锂离子被移除时,它完会崩溃。

这项系统性的研究比Stanley Whittingham所预期的要成功得多。Goodenough用钴酸锂作为电池正极材料,制成电池的输出电压几乎达到4伏。

19200年,他发表论文介绍了相似新型正极材料,它的重量很轻,却能生产出功能强大的高容量电池。

Goodenough现在刚开始在锂电池的正极中使用钴酸锂。 这使电池的潜力翻倍,并使其功能更强大

吉野彰制造首款商业上可行的锂离子电池

吉野彰最初在Goodenough的基础上,用钴酸锂作为电池的正极,并尝试使用各种碳基材料作为负极。过后,他在负极中使用石油工业的副产品——石油焦。结果显示,他以此开发出的电池更为稳定,而是重量轻、容量大,能明显产生4伏电压。

相似电池的工作原理不基于任何有害的化学反应,而是依靠锂离子在电极之间来回流动,使用寿命很长,在性能下降过完会 不完会 充电数百次。而是很大的优势是,相似电池中没办法 使用纯锂,保障了安全性。

吉野彰开发了第而是商业上可行的锂离子电池

1991年,日本一家大型电子公司现在刚开始销售第一批锂离子电池,这引发了一场电子革命。此后,手机变得没办法 小,电脑变得更加便携,MP3播放器和平板电脑也得到了发展。

近年来,世界各地的研究人员否是寻找更好的电池,但还没办法 人成功地发明家 权出超过锂离子电池的高容量、高电压的电池。

与此一齐,锂离子电池也得到了改进,相似John Goodenough用磷酸铁取代了钴酸锂,使电池更加环保。

A股锂电公司潜力可期

本次锂电池获得诺贝尔奖认可,锂电池相关概念股或将更受市场关注。

中原证券研报显示,2019年1-8月新能源汽车合计销售79.29万辆,同比增长33.58%,合计占比4.93%。2019年7月,我国动力电池装机4.7GWh,同比增长40.6%,其中乘用车装机占比47.31%,三元材料占比44.13%;宁德时代(2007200.SZ)、比亚迪(002549.SZ)、亿纬锂能位居前三。

“以大伙 自身品牌为例,2014年前公司的产品企划书仍以传统能源车生产、销售为主。而此后的每年新能源车销售占比营收否是逐年扩大,目前已超过传统能源车销量。电动汽车的出現,给了动力锂电池而是全新的市场和应用方向,下游需求仍在不断的增长。”前述人士表示。

“车载用锂电池不同于应用于手机、电脑的消费电池,从应用落地至今时间较短。新车面世大约 须要经历3年的设计、试验、工装等环节,最终问世的产品趋于稳定周期性,使用的车载锂电池很有机会仍是设计最初时的电池。这对于锂电池技术的发展也是一项挑战,核心技术仍是续航能力和安全性。”他补充道。

记者统计Wind、天眼查等信息梳理发现,A股目前锂电池行业公司数量庞大,从上游关键材料(负极石墨烯材料)相关企业,中游具有关键技术以及布局大型车企供应链中的锂电池龙头,以及下游的各种消费电芯和动力电池,中国的锂电产业已具备全部产业链。目前锂电池行业公司约为92家,总市值约达1.8万亿元。

上游锂电资源企业包括天齐锂业(002466.SZ)、赣锋锂业(0024200.SZ);电池材料和设备制造商的杉杉股份(2000884.SH)、大族激光(002008.SZ)、先导智能(2004200.SZ)、格林美(002340.SZ),以及电芯生产商比亚迪、宁德时代、亿纬锂能、国轩高科(002074.SZ)。