本届诺贝尔化学奖得主的成果———锂离子电池多个方面让人们的轿车日子发生了质的改变
每年的诺贝尔奖都会引起社会各界的剧烈注重。在各项诺贝尔奖中，化学奖是比较特别的一个。
一方面，树立该奖的阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel）自己便是一位出色的化学家，最著名的创造是以硝化甘油制作炸药。另一方面，不少获奖成果并不约束化学，而是触及生物学、物理学等多重学科，因而诺贝尔化学奖也被戏弄为“理科综合奖”。他们的成果往往对人类日子的影响更为直接，也更接地气，本年的诺贝尔化学奖尤为如此。
2019年诺贝尔化学学奖颁发给了美国科学家约翰·B·古迪纳夫（John B. Goodenough）、英国科学家M·斯坦利·惠廷厄姆（M. Stanley Whittingham）和日本科学家吉野彰（Akira Yoshino），以赞誉他们在锂离子电池研制范畴作出的奉献。而锂电池从手机、笔记本到电动轿车，奠定了无线、无化石燃料社会的根底，从根本上改变了人们的日常日子。
“他们创造了一个可充电的世界。”诺贝尔奖委员会在颁奖词中写道。
锂离子电池的诞生
电动轿车的创造其实比内燃机轿车更早，直到1912年还在商场比例上占有优势，后来因为电池技能进步缓慢而被前史筛选。电动轿车之所以能够在百年之后从头大放异彩，正是因为锂离子电池技能的老练和商业化的劳绩。
对轿车来说，因为空间有限，还需要载人载物行进，假如用电池来驱动，对电池的能量密度有很高的要求，既不能过多献身座舱与后备箱空间来装电池，也不能背着太重的电池到处跑。若找不到适宜的高能量密度电池，电动轿车就无法真实成为合格的交通工具。
1970年代，阿以战役导致了两次世界石油危机，寻觅新式动力成为了全球的一致，也为电动轿车的新动力埋下了期望的种子。
1976年，由斯坦利·威廷汉(参数|图片)团队制成了世界上第一块可充电的锂离子电池，并申请了锂电池专利。其时的锂电池正极部分由能开释更多电子的金属锂制成，阴极用二硫化钛，电压刚刚超越2V，能够在分子水平上让锂离子嵌入其间。
但这种锂电池电化学特点极不安稳，在充电进程中十分简单起火爆破，而且在重复充放电的进程中，电池容量衰减极快，并不适用于商业运用。
锂电池的安全难题直到4年后，才由约翰·B·古迪纳夫这位30岁才结业的物理学博士完成打破。古迪纳夫估测，假如用一种金属氧化物而不是金属硫化物来制作阴极，那么电池将具有更高的电压。通过系统的研讨，1980年他证实将锂离子嵌入氧化钴能够发生高达4V的电压。由此发现的层状氧化物正极资料——钴酸锂成为了锂电池的一个重要打破。
现在的手机、笔记本等便携设备简直都在运用钴酸锂，包含特斯拉的第一款轿车用的也是钴酸锂。1997年，古迪纳夫又研制了磷酸铁锂正极资料，当时电动轿车争论不休的两大电池技能，三元锂和磷酸铁锂都离不开古迪纳夫的研讨成果。
在古迪纳夫研讨根底上，日本名古屋市旭化成（Asahi Kasei）公司研讨员、名城大学教授吉野彰（Akira Yoshino）于1985年成功地从电池顶用更安全的锂离子替代了纯锂，创造了选用碳资料作为阳极的锂离子电池，然后让锂电池有了商业化或许。1991年日本索尼公司初次将锂电池这个研制了20多年的产品推向商场。
让电动轿车重获重生
不过，尽管锂电池在1991年就得以商业化，但这样的电池，不论是功率、寿数、仍是安全都达不到最高工业等级——车规级的规范。直到1993年，日本大阪煤气公司将中心相碳微球（MCMB）碳资料作为锂电池阳极之后，锂离子电池的功能才取得了较大的进步，才进入了轿车企业的视野。
日产从1992年开端研制用于聆风(参数|图片)的锂离子电池。从1996年起，装置有锂离子电池的“PRAIRIE JOY”型电动车在日本国内开端出售。
2005年后，以人工石墨为阳极的锂电池，以其优异的电化学功能开端在动力电池上取得广泛运用，电动轿车越来越老练。2008年，奥巴马当政，大力推进电动轿车开展，全球锂电池开展进入新的高潮，并作为电动轿车的“心脏”，从头界说了电动轿车。
2010年12月起，日产开端在美国、日本、欧洲出售聆风电动轿车。2012年，特斯拉也用松下18650锂电池成功造出商场欢迎的电动轿车Model S(参数|图片)。
跟着世界各国政府对可再生资源的注重程度的加大，在方针大力支持下，全球新动力轿车商场进入快速开展通道。
以欧洲为例，早在2015年，挪威就宣告2025年约束燃油轿车出售；第二年，荷兰也宣告2030年后完成新车零排放；英国、法国和西班牙均发布禁令，表明2040年后中止出售柴油及汽油车。
简直一切首要车企都将轿车电动化视为当下最重要的战略规划：
丰田公司方案到本世纪20年代初，将会有十多款全新的纯电动轿车面世，到2030年出售超越550万辆电动轿车。
群众方案到2028年旗下各品牌电动车销量到达2200万辆。
宝马集团方针到2021年在全球累计交给100万辆电动车。
戴姆勒则方案到2030年电动车型占有乘用车新车销量一半的比例。
沃尔沃估计到2025年电动轿车的出售总量进步到100万辆，其间中纯电动轿车占50%。
数据显现，2014年全球新动力轿车产值34.1万辆，到2018年，新动力轿车产值敏捷增至192.4万辆，商场占比比例到达2.1%，同比增加72%。估计到2023年，全球新动力轿车产值将达887.5万辆，未来5年复合年均增加率达35.8%。电动轿车已然成为轿车工业的重要组成部分。
对我国而言，电动轿车的迅猛开展供给了换道超车的好机会。
从2009年的“十城千辆”方案开端，在政府的大力推广和支持下，我国新动力轿车工业在十年间完成了巨大的打破。
2018年，我国新动力轿车的销量到达了125.6万辆，占有了全球新动力轿车销量的60%。比亚迪和北汽新动力成为仅次于特斯拉，全球销量第二、第三的新动力轿车出产商(参数|图片)。
与此一起，我国也诞生了以蔚来、威马、小鹏等为代表的造车新势力，在产品差异化和商业模式等方面作出立异测验。
工业化进程与格式
动力锂电池作为电动轿车的“心脏”，占有着一辆电动轿车三分之一到一半的本钱，也是电动轿车的竞赛中心之一。
动力电池范畴受全球新动力轿车商场快速开展带动，成为近年来拉动全球锂离子电池商场高速增加的首要因素。
据中商工业研讨院和高工工业研讨院发布的数据显现，2018年全球锂离子电池商场产值同比增加21.81%，达188.80GWh，曩昔5年年复合增加率达27.12%。高工工业研讨院剖析以为，未来5年动力电池仍将是锂离子电池职业增加最快的板块。
从全球规模来看，锂离子电池工业从90年代初正式诞生以来，逐步从日本独占，到日韩争霸，到现在中日韩鼎足之势。
日本的松下，韩国的三星、SK、LG，以及我国的宁德年代、比亚迪，被以为是现在全球电动轿车动力电池的龙头企业，占有着大多数商场比例。
在锂电池三大强国中，唯有我国具有丰厚的锂资源和完善的锂电池工业链，以及巨大的根底人才储藏，使我国大陆在锂电池及其资料工业开展方面，成为全球最具吸引力的区域，而且已经成为全球最大的锂电池资料和电池出产基地。我国的宁德年代、比亚迪在全球十大锂电池公司平分别排名第二、第三。
跟着电池能量密度的不断进步，车载锂离子电池的竞赛将日益剧烈。动力电池的质量、本钱、安全、技能晋级，将是动力电池职业竞赛的焦点，也将是整个新动力轿车职业竞赛的要害。
现在，我国动力电池职业格式正处于急剧的改变之中。一方面，日韩电池企业正在加速重返我国商场的节奏，开端与我国轿车厂商频频触摸，不久前，吉祥与LG化学宣告成立新的合资公司，这开释出中韩企业新的电池合作项目落地的信号；另一方面，整车厂欲把握在电动车职业的操控权，进步在供应链系统的议价才能，开端自己进入电池制作，来完善工业链的布局。
对大部分车企而言，动力电池尽管有着天然的职业壁垒，但它们并不乐意抛弃在工业开展进程中的主动权，更期望在转型进程中将更多中心的动力电池技能把握在自己手中。
比方群众轿车集团斥资近10亿欧元在欧洲树立锂电池和固态电池出产工厂，并注资美国公司Quantum Scape，在固态电池范畴取得优势；长城轿车也将出产动力电池的蜂巢动力独立出去，预备将其商场化，未来将不只向长城轿车供货。
别的，丰田轿车、通用轿车、吉祥轿车、比亚迪、长城轿车、广汽传祺(参数|图片)、上汽乘用车等企业，都将电池视为未来的中心竞赛力，并有意掩盖从电池研制、出产到处理以及循环使用的整个工艺链。
更宽广的开展前景
从锂电池自身的开展来看，跟着液态锂电池功能正在不断挨近理论极限，以固态电池、锂金属电池、富锂锰基正极、高电压尖晶石正极等为代表的多元化新式锂电技能的竞赛正在打开。
现在比较好的开展方向，是固态锂电池。固态电池与传统锂电池的差异在于用固态离子替代了电解液，其密度以及结构能让更多带电离子集合在在一端，传导更大的电流，从而进步电池容量。
全固态锂电池具有极高的安全性，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不蒸发、不漏液，一起也战胜了锂枝晶现象，搭载全固态锂电池的轿车的自燃概率会大大下降。
各国锂电池范畴的科学家，包含97岁的约翰·B·古迪纳夫，都在向这一方向大力开展，不过固态电解质具有高的电阻，在功率密度、电导率、电池倍率、电池制备功率、本钱操控方面都存在不小的问题，因而，固态锂电池现在尚处在实验室探究和开端商业化阶段。
纵观锂离子电池的开展史，能够说是人类不断打破理论极限的进程。锂离子电池要害技能的诞生、开展、老练、商业化，依托的是科研界与工业界的一起立异，一起努力，终究协助电动轿车在百年沉寂之后再次成为轿车工业的重要组成部分。
附：2019诺贝尔化学学奖得主简介
约翰·B·古迪纳夫（John B Goodenough）
1922年生于德国耶拿，二战老兵，1943年取得耶鲁大学数学学士学位， 1951年和1952年在芝加哥大学取得物理学硕士和博士学位。
他的职业生涯始于麻省理工学院的林肯实验室，于1976年至1986年参加牛津大学担任教授和无机化学实验室负责人，在此期间他创造了锂电池。脱离牛津大学后，他参加美国得州大学奥斯汀分校，现任该校机械工程和资料科学教授。现为美国科学院和工程院两院院士。
他58岁创造钴酸锂电池，75岁创造磷酸铁锂电池，90岁今后开端研讨全固态电池，被誉为“锂离子电池之父”，以97岁高龄改写了诺贝尔奖取得者最高年纪纪录。
他曾获2001年日本世界奖（Japan Prize），2009年费米奖（Enrico Fermi Award），2011年美国国家科学奖章和2014年查尔斯·斯塔克·德拉普尔奖(Charles Stark Draper Prize)。
M·斯坦利·惠廷厄姆（M. Stanley Whittingham）
1941年出生于英国，本科、硕士和博士均结业于牛津大学，1968年取得博士学位。现在纽约州立大学石溪分校化学系出色教授，纽约州立大学宾厄姆顿分校化学教授、资料研讨和资料科学与工程研讨所主任、纽约电池和储能联合会（NYBEST）董事会副主席。参加纽约州立大学之前，长时间在石油公司Exxon作业，从事电池研制作业。
他是锂电池研讨前驱，最早提出锂离子电池的概念，并选用硫化钛作为正极资料，金属锂作为负极资料，制成世界上第一块锂离子电池。近年来，他的研讨会集在新式无机氧化物资料的制备及其化学和物理性质。最近，他的课题组发现了单相反应在电池电极放电中的要害作用。
2015年，威廷汉因在锂离子电池范畴的开创性研讨取得科睿维安化学范畴引文桂冠奖。2018年因将插层化学运用在储能资料上的开创性奉献，中选美国国家工程院院士。
吉野彰 (Akira Yoshino)
1948年生于日本吹田。1970年从京都大学工学部石油化学科结业，1972年获京都大学工学硕士学位，2005年获日本大阪大学博士学位。他现在是旭化成株式会社声誉特别研讨员、技能研讨组锂离子电池资料点评研讨中心理事长、名城大学研讨生院理工学研讨科教授。
1983年，吉野运用钴酸锂开发阴极，运用聚乙炔开发阳极，在1983年制出世界第一个可充电锂离子电池的原型。1985年战胜许多技能问题，彻底消除金属锂，确立了可充电含锂碱性锂离子电池（LIB）的基本概念，并取得日本注册专利。因为极高的安全性、安稳的能量输出以及合理的价格，锂离子电池终究于1991年由索尼初次商业化。
他曾取得2013年全球动力奖（The Energy Globe Prize）和2014年查尔斯·斯塔克·德雷普尔奖、2018年日本世界奖和2019欧洲创造家奖。
