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鋰電池的發展歷史

鋰電池的發展,得從鋰元素說起,這個元素周期表的一個金屬元素,在所有的金屬中,它最輕,密度低至0.534g/cm3;它最小,原子質量小到6.95;它最活潑,極易與外界發生反應。
1818年1月27日,身為礦物勘探愛好者的雅各布·貝采里烏斯(jo?nsjakobberzelius)在他的個人日記中記錄下了他的最新發現,並在日後將此記錄通信給自己一位當期刊編輯的好友。在他們的通信中,貝采里烏斯將自己新發現的這種金屬用「lithion」命名,即希臘文中的「石頭」,後經演化成「lithium」,也就是今天的「鋰」。
即便再偉大的事物,在發光發熱之前,都難免要經受長時間的忍耐與孤獨。鋰也不例外,從1818年到1913年將近一個世紀的時間裡,人們都對這種閃亮、潔白、易燃的金屬敬而遠之。
鋰是非常活潑的鹼金屬元素,能和水以及氧氣反應,而且在常溫下就能與氮氣發生反應。它不論是在水裡,還是在煤油里,都會浮上來燃燒,以至於化學家們最後只好把它強行捺入凡士林油或液體石蠟中。
因為鋰的保存、使用或是加工都比其他金屬要複雜得多,所以導致這種金屬長期沒有得到應用。鋰的命運似乎註定被永遠的封印在實驗室和羊皮紙上。
1913年,轉折的時刻終於到來。
當時歐洲正處於即將打響的戰爭陰影之下,但在平靜的大洋彼岸,美國的兩位化學物理科學家吉爾伯特·牛頓·劉易斯(gilbertnewtonlewis)和弗雷德里克·喬治·凱斯(frederickgeorgekeyes)在研究為軍方提供更高效的儲能裝置時,發現了鋰的電化學活性出奇的高。
為此他們設計了經典的三電極實驗,精確的計算出鋰的電極電勢,並且在當時的元素周期表尚不完整時就大膽預言,鋰是具有最低電位的電極材料。
兩位著名科學家的論斷至此開創了業界對鋰應用於電池的極大熱情,即便是整個一戰也不能阻止。當時科學家對鋰的研究熱情可能超出今天的想像,以至於一種宗教式的虔誠情緒普遍出現在嚴謹的科學界。
由於鋰元素太過活潑,幾乎沒有什麼是它不與其反應的。所以找到急需找到一種電解液,和諧地與鋰元素共存就成了那個時代的當務之急?
最終在1958年,來自美國加州大學伯克利分校的威廉·西德尼·哈里斯(williamsidneyharris)邁出了關鍵的一步,他成功地篩選出了兩位有望成為鋰電池的電解液,碳酸乙烯酯(ec)和碳酸丙烯酯(pc),並且就鋰在水性電解液和有機電解液的不同行為展開了論述,最終確立了鋰-有機電解液這一組合無可撼動的地位,直到今天依舊左右著鋰離子電池的發展。
可也正是這位哈里斯,在最終ec和pc二選一的抉擇中,認為二者電化學行為一致,故選擇了低熔點的pc。而正是這樣經典的錯誤引導,使得鋰離子電池的面世推遲了20年。
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