當(dāng)前，鋰離子電池可以說(shuō)是二次電池領(lǐng)域的絕對(duì)王者！可你知道它是何時(shí)登基王位的嗎？在它之前又是誰(shuí)主導(dǎo)了可充電電池的廣闊市場(chǎng)？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(guò)程中涌現(xiàn)出了哪些重量級(jí)人物呢？本期就讓我們來(lái)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(guó)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(yǔ)將其用來(lái)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(lái)存儲(chǔ)電荷，不過(guò)其充電方式比較特別——利用天空中的閃電來(lái)充電！這就是我們小時(shí)候在課文里所學(xué)的富蘭克林閃電實(shí)驗(yàn)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(guó)杰出的政治家和外交家，為美國(guó)的獨(dú)立和建國(guó)做出了卓越貢獻(xiàn)，被譽(yù)為”美國(guó)建國(guó)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(guò)富蘭克林的萊頓瓶其實(shí)是一種電容器裝置，雖然可以用來(lái)存儲(chǔ)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(lái)！首個(gè)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(shí)驗(yàn)的啟發(fā)。1786年，意大利生物學(xué)家伽伐尼在解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)解剖刀觸碰青蛙腿部神經(jīng)時(shí)，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(dòng)。伏特受此實(shí)驗(yàn)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(kāi)了”電池時(shí)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(lái)表示，即伏特，簡(jiǎn)稱伏（V）。進(jìn)一步，1836年，英國(guó)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(wèn)題，成為鐵路信號(hào)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(gè)世紀(jì)霸主！無(wú)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(gè)可以反復(fù)充放電使用的二次電池是由法國(guó)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(guò)鉛和氧化鉛在硫酸電解液中的可逆反應(yīng)，實(shí)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(dòng)電源、通信系統(tǒng)等奠定了基礎(chǔ)，開(kāi)啟了電池工業(yè)的序幕。從此之后，鉛酸電池長(zhǎng)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(gè)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(duì)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(duì)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(dòng)力和儲(chǔ)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(lái)，經(jīng)過(guò)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(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)及無(wú)記憶效應(yīng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，迅速在各個(gè)領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用，妥妥的一個(gè)六邊形戰(zhàn)士！從小型的3C電子產(chǎn)品，到大一些的電動(dòng)工具，再到更大的電動(dòng)汽車，以及超大規(guī)模的儲(chǔ)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(dòng)的，一直到約2020年之后，鋰離子電池經(jīng)過(guò)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(duì)新王者！2019年鋰離子電池更是經(jīng)歷了其“池生”的高光時(shí)刻，一舉拿下來(lái)當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)！然而可惜的是日本的西美緒并沒(méi)有作為鋰電諾獎(jiǎng)的代表人物分享到這一重磅榮譽(yù)，因?yàn)殇囯娛飞线€有另外三位重量級(jí)的科學(xué)人物。他們分別是美國(guó)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(kāi)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(shí)現(xiàn)了鋰離子在充放電過(guò)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(fèi)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(dòng)力電池中廣泛使用的磷酸鐵鋰和錳酸鋰，可見(jiàn)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(gè)商業(yè)可行的鋰離子電池原型，推動(dòng)了鋰離子電池的商用化進(jìn)程。
時(shí)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(kāi)啟了鋰離子電池能量密度繼續(xù)提升的新增長(zhǎng)引擎，而這正是主要得益于中國(guó)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(guó)人登場(chǎng)！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(guó)鋰電第一人：1988年研制出中國(guó)第一塊全固態(tài)鋰電池，1996年成功開(kāi)發(fā)中國(guó)第一塊鋰離子電池，填補(bǔ)了國(guó)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(guó)鋰電事業(yè)的中堅(jiān)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(guó)率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的話，那我們中國(guó)人在世界的電池發(fā)展史上將會(huì)寫下極為濃墨重彩的一筆！當(dāng)前，固態(tài)電池領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)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(jì)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(huì)不會(huì)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(guó)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(guó)人的名字與貢獻(xiàn)！
