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2019诺奖得主Goodenough教授最新撰文‖Sci. China Chem.特约Perspective 精选

已有 5983 次阅读 2019-10-12 10:50 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

当地时间10月9日,瑞典皇家科学院宣布将2019年诺贝尔化学奖颁发给3位科学家,分别为美国科学家约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、英国科学家M·斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham )以及日本科学家吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他们在锂离子电池领域做出的突出贡献。



Science China Chemistry邀请德克萨斯大学奥斯汀分校John B. Goodenough教授撰写了展望(Perspective)文章 “A Perspective on the Li-ion Battery”。文章介绍了锂离子电池的发展历史,并指出了锂离子电池面临的挑战和需要解决的问题。

文章首先回顾了锂离子电池正极材料的发展历史。法国科学家Jean Rouxel和德国科学家Robert Schroeder在20世纪60年代探索了锂离子在层状硫化物中的嵌入反应。美国福特公司Kummer和Webber在1967年构建了高温钠硫电池。伴随石油危机的出现,诞生了一种新的电池技术,正极材料利用了锂离子在层状TiS2中的可逆嵌入与脱出反应,但是层状硫化物正极材料的电压较低。锂离子电池的发明得益于正极材料LiCoO2的发现,以及锂离子在石墨中的可逆嵌入与脱出反应。索尼公司开发了第一个商品化的锂离子池,分别以LiCoO2和石墨为正负极材料,该技术推动了无线电子设备的革命。


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锂离子电池正极材料发展历史

文章进而指出了锂离子电池面临的挑战:(1)有机液态电解液的安全隐患依然存在;(2)锂离子电池的充电速度受到限制,快速充电会引起金属锂在石墨负极的沉积;(3)锂离子电池的过度充电会导致氧气的析出,有可能引起电池的爆炸。此外,对于特斯拉电动汽车的大规模电池系统,电池的检测和制造成本高昂。为了突破这些限制,需要开发新的电池材料和电池结构,有机液态电解液可以被氧化物和聚合物电解质所取代。但是,这些电池体系需要电池公司推出市场化的产品。与此同时,锂离子电池将继续作为无线电子设备和电动汽车的动力系统。


文章详情请见[点击下方链接]:

John B. Goodenough., Hongcai Gao. A Perspective on the Li-ion Battery. Science China Chemistry, 2019, doi.org/10.1007/s11426-019-9610-3


作者简介

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John B. Goodenough, 美国德克萨斯大学奥斯汀分校教授,美国科学院院士、美国工程院院士,锂离子电池正极材料钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂的发明人。2019年10月9日,获得诺贝尔化学奖。



 

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