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当诺贝尔奖的光芒照亮动力电池,技术突破还会远吗?
美国科学家约翰·古迪纳夫(John B. Goodenough)、斯坦利·惠廷汉姆(M. Stanley Whittingham)和日本科学家吉野彰(Akira Yoshino)荣获 2019 年诺贝尔化学奖,以鼓励其开发锂离子电池。
我们的用的锂电池,其实主要就是用于两大产业,一个是消费电子产品,一个是汽车。
锂电池这个行业是很有意思的,曾经这个行业是日本人垄断世界的行业, 世界上第一个将锂电池实现商业化生产的公司是日本的索尼,1991年商业化生产锂离子电池用于消费电子产品。
不过在2000年以后,中国电池大王比亚迪在锂电池领域率先崛起,标志着中国真正第一次冲进了锂电池(主要是锂离子电池)的行列。 随着比亚迪的崛起,一大批中国公司进入了锂电池行业,经过十几年发展,这个行业目前已经成了中日韩三国演义的局面。
对于锂电本身来说,经过几十年的发展,虽然锂离子电池在原理方面没有突破,用的依然是Goodenough等人在上世纪80、90年代发现的材料及其衍生物,但锂离子电池技术性性能还是在一点点提高。然而比起计算机硬件相关技术的飞速发展,锂离子电池的发展大大滞后。目前的CPU、GPU,存储媒介等硬件性能都比90年代翻了很多倍,但锂离子电池的性能本质上却没有提高多少。所以手机性能虽然越来越好,但电池还是要一天一充,不耐高温不耐低温不喜快充,偶尔还会有各种燃烧爆炸的安全事故发生。
细想起来,锂离子电池就是很多传统物质科学这么多年发展的一个缩影。近几十年来如生物固氮,高温超导,高效光伏,可控核聚变等对人类具有革命性意义的科技也没有什么突破性的进展,有的甚至长期裹足不前。
电池在未来几年中也很难会有革命性的突破。所以电池的这一块短板其实就是传统物质科学和技术发展到今天遇到各种瓶颈的一个典型代表。