很少看到一种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一个起源于宇宙大爆炸的古老化学元素——锂。
10月9日,瑞典皇家科学院宣布将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(AkiraYoshino),以表彰他们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 AugustArfwedson和J?nsJacob Berzelius首次将锂从一个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。
虽然这个名字听起来很重,但其实,锂是最轻的固体元素——这或许就是为什么,我们有时候不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有发现纯的金属锂,而是以盐的形式发现锂离子。纯锂是一种非常不稳定的元素,必须储存在石油中,防止它与空气发生反应。
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开发第一个功能性锂电池时,他利用锂的巨大驱动力来释放外层电子。
1980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合适的条件。
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。
这一尝试使得电池进行了人们的实际生活。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可能。

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。于此同时,人们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,他们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需要能够存储大量能量的强大电池。当时,市场上只有两种类型的可充电电池——重铅电池和镍镉电池。
是Stanley Whittingham把金属锂带入了电池,也使它成为了这个故事的主角。他将锂作为新电池的负极。
锂不是一个随机选择;在电池中,电子应从负极(阳极)流向正极(阴极)。因此,负极应包含一种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。