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鋰離子電池廣泛應用也需要同步回收處理

  北京時間昨天傍晚揭曉的2019諾貝爾化學獎,頒給在幾乎人人都用的鋰電池上做出貢獻的三位科學家:約翰B古迪納夫、M斯坦利威廷漢、吉野彰,他們都與國內專家常有交集,在能源電力領域合作甚好。

  接力做出商業化鋰離子電池

  “今年頒獎給鋰離子電池是實至名歸。”上海科技大學物質科學與技術學院教授林柏霖説。鋰電池投入市場近30年來,學界對這項發明獲得諾貝爾獎的呼聲一直很高。為何今年諾貝爾獎才垂青於鋰電池?其推測,這是由於近年來鋰電池在新能源汽車等移動式産品中得到廣泛應用。此外,可能也和全球氣候變化導致的二氧化碳減排壓力有關。“我們團隊曾在《焦耳》雜誌上發表論文,預測2040年前的這段時間將是人類通過二氧化碳減排,避免災難性氣候變化最後時間窗口。鋰離子電池,則是低碳排放新能源儲存方式中必不可少的一種。”

  獲獎的三位科學家接力做出商業化的鋰離子電池。M斯坦利威廷漢是鋰離子電池最早的“開拓者”。1970年,他採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個小型化鋰電池,但由於沒有選對材料,最初的鋰電池極易爆炸。1980年,約翰B古迪納夫提出,使用金屬氧化物製成電池的正極,大為提升鋰電池的性能。不過,他還是沒能開發出商業化的鋰離子電池。直到1985年,當諾獎第三人——吉野彰將金屬鋰和碳材料組合在一起用作電池的負極,才真正解決了鋰離子電池的安全問題。此後,鋰電真正走進並改變了人們的生活。

  事實上,特斯拉最新款電動車採用的,以及華東理工大學超細材料製備與應用教育部重點實驗室副主任江浩正在研究的,都是新型化合物“鎳鈷酸鋰”的正極材料,降低貴金屬鈷的比例,而將鎳的比例提高至80%甚至更高。但不可否認,鋰電池沒有根本性地突破古迪納夫提出的基本架構。

  不過,上海理工大學能源與動力工程學院教授蘇林提出,目前鋰元素在地球含量十分有限,屬於相對微量元素,“如果把目前地球所有的鋰都只用來生産新能源電動汽車,也只能滿足幾千萬輛新能源汽車使用。”因此,在鋰離子電池廣泛應用的同時,也需同步進行回收處理等方面的研究。

  科學研究並非一日之功

  聽聞化學諾獎公佈,上海交通大學化學化工學院特聘教授兼能源研究院副院長馬紫峰教授多年前的預言得到驗證。他曾于半年前邀M斯坦利威廷漢來滬,並共赴紹興參加第14屆中美電動汽車與電池技術信息交流會。“威廷漢和我每年要見好幾次。”

  吉野彰也曾應邀探訪上海,感慨車用鋰電池和新能源汽車發展迅猛,並對中國鋰電池製造商評價甚高。他笑言,借助日本科技力量,鋰電池在研發上有了重大突破,而中國企業也正與全世界公司一道,讓鋰電池重新定義未來,“儘管技術千變萬化,然而與之相對應的科學研究並非一日之功,在快慢之間尋求平衡與突破是科技的真正要義所在。”

  中國研究團隊也做出貢獻。馬紫峰團隊完成的“磷酸鐵鋰動力電池製造及其應用過程關鍵技術”項目,今年榮獲國家科學技術進步獎二等獎。他表示,無論是新能源汽車、軌道交通、物流車等電動運輸工具,以及智慧電網儲能系統等,中國在磷酸鐵鋰電池應用領域的研發與生産已經走在世界前沿。“一項新技術並非誕生於靈感産生的瞬間,而是在廣大研究人員不斷探索和實踐的基礎上逐漸發展起來的。”

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