他們發明了世界上最強大的電池 | 2019年諾貝爾化學獎
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2019年諾貝爾化學獎授予
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以表彰他們「發展了鋰離子電池。」
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隨著社會科技的發展，人們的衣食住行都離不開能源的支撐。從小如手機和筆記本電腦等物件，大到交通工具等等，都已成為人們生活中不可或缺的一部分。
原油等傳統能源雖然有著高效的能量輸出能力，但其對環境的不友好（如大量二氧化碳排放）等一系列缺點已經成為當今社會不能忽視的問題。而新型能源如太陽能，風能等，雖然有著巨大的潛能，但由於其使用對當時環境的依賴性較強，因此要勝任一些需要持續功能的電子設備（如汽車等）依然存在挑戰。因而實現這些的一個支撐力量就要依託於電子儲能設備的改進了，也就是應用於不同領域，有著不同體型的電池了。
就此，近些年來科學家對電池進行了大量的研究，例如鹼性電池（比如Fe/Ni電池和Zn/Mn電池）、傳統的鉛酸電池、鋰硫電池，以及倍受關注的鋰離子電池。相比其它電池，鋰離子電池之所以能受到人們的青睞，是因為其具有比能量大、工作電壓高、循環壽命長、自放電低，無記憶和綠色環保等等優點，廣泛應用於手機和筆記本電腦等，也是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。
○ 全世界都在使用鋰離子電池來為我們用於交流、工作、學習、娛樂的攜帶型電子設備提供能量。
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鋰離子電池的基礎是在20世紀70年代時的石油危機期間奠定的。當時，Stanley Whittingham致力於研發可以實現無化石燃料的能源技術。他開始研究超導體，發現了一種能量極其豐富的材料。他創造性地將這種材料製成了鋰電池的負極，這種材料就是二硫化鈦，在分子水平上，它有可以容納鋰離子插入的空間。
電池的正極部分是由金屬鋰製成的，鋰在釋放電子方面具有很強的動力。從而產生了一種可以超過2伏特的電池。然而，鋰的問題是它是一種過於活潑的金屬，用它製成的電池會非常容易爆炸，這使它在實際應用中並不可行。
○ Whittingham利用鋰釋放其外層電子的巨大動力開發出了第一塊功能性鋰電池。
John Goodenough（現年97歲）預測，如果用來製造負極的是一種金屬氧化物而非金屬硫化物，那麼電池所具有的電動勢可以更大。經過系統的研究之後，在1980年，他證明了嵌入了鋰離子的氧化鈷可以產生高達4伏特的電壓。這是一個重大的突破，它帶來了更加強大的電池。
○ Goodenough將鋰電池的電動勢提高了一倍，為更強大、更可用的電池創造了合適的條件。
Akira Yoshino以Goodenough所創造的負極為基礎，在1985年製造出了第一個商業上可行的鋰離子電池。他用在正極的不是活性鋰，而是石油焦。石油焦是一種碳材料，它像負極所使用的鈷氧化物一樣，也能被嵌入鋰離子。
○ Yoshino成功地將純鋰從電池中去除，再完全以鋰離子取而代之，鋰離子比純鋰更加安全，使得鋰電池真正變得可用。
由此一來，一種在性能衰退之前可以充電數百次的輕便、耐磨的電池誕生了。鋰離子電池的優點是，它們不依靠電極處的化學分解反應，而是基於鋰離子在正極和負極之間來迴流動，這可以削弱對電池的損害。
自1991年首次進入市場以來，鋰離子電池已經徹底改變了我們的生活。它們為無線、無化石燃料的社會奠定了基礎，為人類帶來了不可估量的益處。
參考來源：
https://www.nobelprize.org
