當(dāng)前，鋰離子電池可以說是二次電池領(lǐng)域的絕對王者！可你知道它是何時登基王位的嗎？在它之前又是誰主導(dǎo)了可充電電池的廣闊市場？電池經(jīng)歷了怎樣的一段波瀾壯闊的發(fā)展歷程又在這一過程中涌現(xiàn)出了哪些重量級人物呢？本期就讓我們來聊聊電池發(fā)展史上那些足以銘刻里程豐碑的名人要事。
豐碑一：1749年-富蘭克林與萊頓瓶——電池Battery一詞的誕生！大家應(yīng)該都知道電池的英文單詞是Battery。這一單詞是由美國的本杰明·富蘭克林在1749年左右首次引入到電學(xué)領(lǐng)域的。Battery在軍事領(lǐng)域的本義是排炮，可以連續(xù)發(fā)射炮彈的那種。富蘭克林借鑒了軍事領(lǐng)域的這一詞語將其用來做電學(xué)實驗的萊頓瓶命名為了“Electrical Battery"，這一命名強(qiáng)調(diào)了其所制做的萊頓瓶裝置可以”連續(xù)地發(fā)射電荷“的特性。富蘭克林所制作的萊頓瓶Battery可以用來存儲電荷，不過其充電方式比較特別——利用天空中的閃電來充電！這就是我們小時候在課文里所學(xué)的富蘭克林閃電實驗了。值得一提的是富蘭克林不僅是著名的科學(xué)家和發(fā)明家，他還是美國杰出的政治家和外交家，為美國的獨立和建國做出了卓越貢獻(xiàn)，被譽(yù)為”美國建國之父“！并且他的光輝形象還被印在了100美元紙幣上，為世人所永遠(yuǎn)銘記與敬仰。不過富蘭克林的萊頓瓶其實是一種電容器裝置，雖然可以用來存儲電荷，但還并非真正意義上的化學(xué)電池。
豐碑二：1800年-伏特與伏打電堆——電壓伏特（V）單位的由來！首個真正意義上的化學(xué)電池是由意大利科學(xué)家亞歷山德羅·伏特于1800年發(fā)明的。伏特的發(fā)明是受到了伽伐尼青蛙實驗的啟發(fā)。1786年，意大利生物學(xué)家伽伐尼在解剖青蛙時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)解剖刀觸碰青蛙腿部神經(jīng)時，蛙腿肌肉劇烈抽搐。伽伐尼認(rèn)為其中產(chǎn)生了電荷的流動。伏特受此實驗的啟發(fā)將鋅、銅和浸透鹽水的紙或呢絨交替堆疊，發(fā)明了伏打電堆，該裝置可以持續(xù)放電，為人類正式打開了”電池時代“的大門。為了紀(jì)念伏特的重大貢獻(xiàn)，人們將電壓的單位用Volt來表示，即伏特，簡稱伏（V）。進(jìn)一步，1836年，英國化學(xué)家丹尼爾改進(jìn)了伏打電堆，發(fā)明了丹尼爾電池，解決了早期電池電壓不穩(wěn)定的問題，成為鐵路信號燈等早期工業(yè)設(shè)備的電源。
豐碑三：1859年-普蘭特與鉛酸電池——二次電池史上首個世紀(jì)霸主！無論是伏打電堆還是伽伐尼電池還都是一次電池，不能反復(fù)充放電使用。人類歷史上首個可以反復(fù)充放電使用的二次電池是由法國物理學(xué)家加斯特·普蘭特于1859年發(fā)明的鉛酸電池。它通過鉛和氧化鉛在硫酸電解液中的可逆反應(yīng)，實現(xiàn)了能量的循環(huán)利用。鉛酸電池的這一革命性突破為汽車啟動電源、通信系統(tǒng)等奠定了基礎(chǔ)，開啟了電池工業(yè)的序幕。從此之后，鉛酸電池長久占據(jù)二次電池的霸主地位（其主導(dǎo)地位持續(xù)了一個多世紀(jì)），直到鋰離子電池的誕生。
豐碑四：1991年-西美緒與鋰離子電池——胸懷理想的六邊形戰(zhàn)士！西美緒工作于索尼公司，他帶領(lǐng)團(tuán)隊于1991年成功推出了首款商用鋰離子電池，這款電池采用鈷酸鋰正極和石墨負(fù)極，相比鉛酸電池，其能量密度更高、重量更輕，也相對更加環(huán)保。鋰離子電池誕生之前，不同的領(lǐng)域往往使用不同的二次電池，如手機(jī)以前用到的電池主要是鎳氫或鎳鎘電池，動力和儲能領(lǐng)域用到的一般則主要是鉛酸電池。 然而，自鋰離子電池發(fā)明以來，經(jīng)過不斷的技術(shù)改進(jìn)，因其能量密度高、自放電率低、環(huán)境污染小、循環(huán)壽命長、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)及無記憶效應(yīng)等一系列優(yōu)點，迅速在各個領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用，妥妥的一個六邊形戰(zhàn)士！從小型的3C電子產(chǎn)品，到大一些的電動工具，再到更大的電動汽車，以及超大規(guī)模的儲能電站，到處都能看到鋰離子電池的身影。但鉛酸電池的世紀(jì)大霸主地位豈是能夠輕易撼動的，一直到約2020年之后，鋰離子電池經(jīng)過艱苦卓絕的奮斗，終于全面戰(zhàn)勝了鉛酸電池，發(fā)展成為二次化學(xué)電源領(lǐng)域的絕對新王者！2019年鋰離子電池更是經(jīng)歷了其“池生”的高光時刻，一舉拿下來當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎！然而可惜的是日本的西美緒并沒有作為鋰電諾獎的代表人物分享到這一重磅榮譽(yù)，因為鋰電史上還有另外三位重量級的科學(xué)人物。他們分別是美國的斯坦利·惠廷厄姆和約翰·古迪納夫以及日本的另一位科學(xué)家吉野彰?；萃⒍蚰酚谏鲜兰o(jì)70年代首次提出并開發(fā)了可充電鋰電池的雛形，使用二硫化鈦作為正極材料，實現(xiàn)了鋰離子在充放電過程中的嵌入與脫嵌。古迪納夫于1980年發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可作為更高電壓、更穩(wěn)定的正極材料，顯著提升了電池的能量密度和安全性，為現(xiàn)代鋰離子電池奠定基礎(chǔ)。而且，鈷酸鋰至今依然是消費類鋰離子電池的主流正極材料。不僅如此，古迪納夫這位老爺子還發(fā)明了現(xiàn)在在動力電池中廣泛使用的磷酸鐵鋰和錳酸鋰，可見其為鋰離子電池發(fā)展的貢獻(xiàn)真是不一般啊！1985年吉野彰基于古迪納夫的正極材料，并結(jié)合碳基負(fù)極（石油焦），制造出首個商業(yè)可行的鋰離子電池原型，推動了鋰離子電池的商用化進(jìn)程。
時至今日，基于碳基石墨負(fù)極的鋰離子電池的發(fā)展已遭遇瓶頸，在此背景下硅基負(fù)極異軍突起，開啟了鋰離子電池能量密度繼續(xù)提升的新增長引擎，而這正是主要得益于中國的貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)，波瀾壯闊的電池發(fā)展史終于輪到中國人登場！而這其中的代表人物就是著名的陳立泉院士，他被譽(yù)為中國鋰電第一人：1988年研制出中國第一塊全固態(tài)鋰電池，1996年成功開發(fā)中國第一塊鋰離子電池，填補(bǔ)了國內(nèi)鋰電技術(shù)的空白。他還主導(dǎo)研發(fā)納米硅碳負(fù)極材料，顯著提升電池能量密度。此外，陳立泉院士還培養(yǎng)出了李泓、黃學(xué)杰、胡勇勝、曾毓群等一批鋰電科學(xué)及產(chǎn)業(yè)屆的行業(yè)領(lǐng)軍人物，形成中國鋰電事業(yè)的中堅力量！如今，耄耋之年的陳老院士依然奮戰(zhàn)在科研前線，正奮力攻克全固態(tài)電池的世界難題！如果全固態(tài)電池能夠由中國率先實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的話，那我們中國人在世界的電池發(fā)展史上將會寫下極為濃墨重彩的一筆！當(dāng)前，固態(tài)電池領(lǐng)域的競爭異常激烈！各大電池公司及汽車公司紛紛宣布將在2026或2027年推出自己的全固態(tài)電池，并計劃在2030年左右大規(guī)模量產(chǎn)商用全固態(tài)電池。全固態(tài)電池到底會不會成功，讓我們一起拭目以待！退一步講，即便全固態(tài)電池不能如期順利量產(chǎn)，依然還有鋰硫電池、鈉電池及鋰空電池等新的電池技術(shù)，在這些革命性的新電池技術(shù)中我們中國人同樣可以大有所為。加油吧，同志們，一起踔厲奮發(fā)，努力讓世界電池史的第五座里程豐碑上濃墨重彩地刻下中國人的名字與貢獻(xiàn)！
