2019年10月，約翰·古迪納夫等3位研究鋰離子電池的科學(xué)家榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，頒獎(jiǎng)詞這樣描述：他們創(chuàng)造了一個(gè)可充電的世界。

當(dāng)你把手機(jī)放下，插上充電器，等待它“滿血復(fù)活”的時(shí)候，手機(jī)操作系統(tǒng)終可得到片刻寧靜與休憩。但在微微發(fā)熱的機(jī)身里，一場(chǎng)悄無聲息的“運(yùn)動(dòng)”正在展開。


“運(yùn)動(dòng)”的主體是鋰離子，“家”住電池正極，它們就像一群調(diào)皮的孩子，從“家”里“溜”出來，一頭“扎”進(jìn)電解液，快活地“游”過隔膜中的小縫隙，順流而下來到負(fù)極。負(fù)極是它們的目的地，闖關(guān)成功的它們結(jié)交了新朋友，積攢了大量的快樂和能量，這便完成了充電過程。到達(dá)負(fù)極的鋰離子越多，儲(chǔ)存的電量則越足。

當(dāng)你拔下充電器的那一刻，鋰離子知道要回“家”了，它們與新朋友告別，原路返回，回到“家”時(shí)體力殆盡，這便是電池釋放電能的過程。

概括而言，鋰離子充當(dāng)了電能的“搬運(yùn)工”，周而復(fù)始地從正極至負(fù)極再至正極來回移動(dòng)，在正、負(fù)極活性材料中進(jìn)行脫嵌，將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了能量的存儲(chǔ)與釋放。

鋰離子電池是目前備受青睞的一種新型二次電池。傳統(tǒng)的一次電池放電完后就報(bào)廢，沒法再次充電，處理不當(dāng)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且內(nèi)阻較大，負(fù)載能力弱，一般在小電流、間歇性放電的條件下使用，例如遙控器、無線鼠標(biāo)、電子手表等。而二次電池因?yàn)榭赏ㄟ^可逆的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)再充電，也稱為充電電池或蓄電池，可用于但不限于一次電池的領(lǐng)域，比如電動(dòng)車、無人機(jī)以及手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

與一次電池相比，二次電池已是世界上廣泛使用的一種化學(xué)“電源”，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價(jià)格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前國際上競相研發(fā)的熱點(diǎn)，也是新一代信息通訊、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站與能源互聯(lián)網(wǎng)等重大應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一方面，科技不斷發(fā)展、人類生活質(zhì)量不斷提高，另一方面，石油資源面臨危機(jī)、地球生態(tài)環(huán)境日益惡化，在這個(gè)雙重社會(huì)背景下，市場(chǎng)的迫切需求使新型二次電池應(yīng)運(yùn)而生。其中，鋰離子電池、鈉離子電池、鉀離子電池等新型二次電池備受青睞，在中國得到廣泛應(yīng)用，并已形成迅猛發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。