2019年諾貝爾化學(xué)獎為表彰鋰電池技術(shù)的不斷完善和進(jìn)取，授予了約翰•B•古迪納夫、M•斯坦利•威廷漢和吉野彰。

“氫氦鋰鈹硼碳氮氧氟氖鈉鎂鋁硅……”，這是我們初中化學(xué)課腦袋發(fā)大也要背誦的元素周期表。氫是最活躍的氣體，鋰是最活躍的金屬，甚至與非常穩(wěn)定的氮都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用鋰來制造電池，如果沒有這些偉大的發(fā)明家，你的手機(jī)就如同一個(gè)打開保險(xiǎn)蓋的手榴彈。

上世界70年代，人們將金屬鋰作為電極，研發(fā)出了鋰電池。但由于鋰的活躍性，電池起火爆炸問題難以解決。

古迪納夫可以算是一個(gè)雜家出身。在大學(xué)學(xué)習(xí)過古典文學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)，僅僅修過兩年化學(xué)課。二戰(zhàn)中參加美軍，在太平洋戰(zhàn)場上從事氣象數(shù)據(jù)收集。戰(zhàn)后回到大學(xué)學(xué)習(xí)物理，博士畢業(yè)后又去研究固體磁性。1976年他54歲，進(jìn)入牛津大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)主任，才算開始將研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)入電池。到上世紀(jì)80年代，古迪納夫發(fā)明了相對更加穩(wěn)定的“鈷酸鋰”材料，大幅度降低了鋰電池易燃易爆的幾率，算是把手榴彈的保險(xiǎn)蓋又蓋上了，使其能夠成為一種實(shí)用的產(chǎn)品能夠進(jìn)入我們的生活。

顯然，在古迪納夫眼中，鈷酸鋰遠(yuǎn)未達(dá)到理想的狀態(tài)。1997年，75歲的他又拿出了“磷酸鐵鋰”材料的發(fā)明，進(jìn)一步提升了鋰電池的安全性。至此，他被譽(yù)為“鋰電池之父”。在90歲的時(shí)候，他再次發(fā)布了更安全、更廉價(jià)、更實(shí)用的“全固態(tài)電池”技術(shù)，避開了鋰電池內(nèi)電解液可能帶來的不安全性，算是可以徹底不用擔(dān)心手機(jī)變成手榴彈了。而今年獲得諾貝爾獎，他已97歲。

懷廷漢姆研究用層狀材料制造電極，將鋰離子存儲在鈦硫化物的片層內(nèi)。鋰離子可以從一個(gè)電極穿梭到另一個(gè)電極，從而形成可充電電池。吉野彰研究將碳基材料為陽極用于鋰電池，再用鈷酸鋰為陰極，去除電池中的易燃易爆的金屬鋰，提高了安全性，使鋰電池更加實(shí)用。正是他們鍥而不舍的研究，將鋰電池成為改變我們生活最主要的發(fā)明之一。

今天，鋰離子電池儲能技術(shù)已經(jīng)極深地滲透到我們社會生活的方方面面。30多年前，我曾經(jīng)是一個(gè)職業(yè)新聞攝影記者，一個(gè)頭疼的問題是如何保持閃光點(diǎn)有充足電力完成采訪。當(dāng)時(shí)我們使用鎳氫儲能電池，一組四個(gè)充電電池只能保證不到一個(gè)膠卷36張的閃光照明，而且價(jià)格很貴、壽命很短。電池還有記憶，充電前要先放電，一組電池連放帶充要十幾個(gè)小時(shí)，麻煩無比。若閃光燈不亮了，你就拍不到需要的照片，回來就無法向總編交差。那時(shí)每次出門都要帶上一大堆蓄電池，還要帶上干電池備用。而今天，如果使用鋰電池基本不用擔(dān)心這種問題。同時(shí)，技術(shù)的急速進(jìn)步已將新聞攝影記者這個(gè)職業(yè)基本淘汰，任何一個(gè)記者甚至普通人都可以拿一部智能手機(jī)搶拍和發(fā)布最及時(shí)的新聞圖像。

今天，我們的手機(jī)鋰電池儲電量都已超過4000mAh，讓手機(jī)不僅是一個(gè)電話，而且成為幾乎無所不能的智能信息終端。在高強(qiáng)度使用的情況下也可支持近十個(gè)小時(shí)，而且隨時(shí)可以快速充電，極大的方便了我們的生活，以至于我們拿一部手機(jī)就可以行走天下。

1990年，我們在美國見到的第一個(gè)手提電腦，要賣2000多美元，CPU是386SX，速度只有16M，電池僅能為維持運(yùn)行40分鐘，而且不到1年就要更換新電池，換一塊電池要幾百美元。而今天，很多筆記本和平板電腦只賣幾百美元，持續(xù)使用8小時(shí)，重量只有幾百克。這除了電子技術(shù)的進(jìn)步，也有電池技術(shù)進(jìn)步的支撐。

電池技術(shù)進(jìn)步讓我們從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代走向了移動互聯(lián)時(shí)代，同時(shí)也改變了我們的交通和能源系統(tǒng)。日本曾經(jīng)組織專家評估電池儲能技術(shù)前景，多數(shù)專家不看好鋰電池，認(rèn)為其安全性、儲能質(zhì)量密度、成本都沒有前景，所以日本車企押注氫燃料電池并重金投入。但是，沒有想到埃隆•馬斯克用日本自己生產(chǎn)的鈷酸鋰電池制造的電動汽車，一次充電居然可以行使600公里，基本替代了傳統(tǒng)汽車，讓氫燃料電池技術(shù)面臨“既生瑜何生亮”的窘境。只能用免費(fèi)提供技術(shù)和分享專利來忽悠中國，希望以此分擔(dān)前期投入的成本。

埃隆•馬斯克說：“不要相信業(yè)內(nèi)專家告訴你技術(shù)已經(jīng)登峰造極，任何技術(shù)都可能存在創(chuàng)新突破的巨大空間。”這一次三位老先生獲得諾獎，恰恰證明了馬斯克的判斷。鋰電池技術(shù)進(jìn)步仍有巨大的空間，將顛覆的是整個(gè)世界。

中國國家電網(wǎng)在推進(jìn)“泛在能源互聯(lián)網(wǎng)”，一個(gè)重要的技術(shù)進(jìn)步，就在于電力儲能技術(shù)的突破。截至2019年6月，中國新能源汽車保有量達(dá)344萬輛，其中純電動汽車保有量281萬輛，占新能源汽車總量的81.74%。純電動汽車的性價(jià)比已經(jīng)接近甚至越過臨界點(diǎn)，預(yù)計(jì)2020年新能源車500萬輛保有量的目標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)。根據(jù)規(guī)劃，到2030年中國新能源車將達(dá)到2000萬輛，其中80%是純電動汽車。目前市場銷售的主力車型行駛里程已達(dá)到400-500公里，蓄電池容量60-80千瓦時(shí)。如果在每輛車每天在用電高峰時(shí)段向電網(wǎng)返送10千瓦時(shí)電力，就是1.6億千瓦的調(diào)峰容量，相當(dāng)于現(xiàn)有抽水蓄能電站的5倍，將徹底顛覆既有電力系統(tǒng)的格局。

電網(wǎng)有足夠的調(diào)峰容量，就可以接納更多不穩(wěn)定不確定的光伏和風(fēng)電，就會有更多的家庭和企業(yè)通過分布式能源生產(chǎn)可再生能源電力進(jìn)行儲存或銷售。電動汽車充電電池在從汽車退役后，仍可以長時(shí)間繼續(xù)應(yīng)用于分布式儲能，使未來電力系統(tǒng)和今天的互聯(lián)網(wǎng)一樣無處不在并實(shí)現(xiàn)移動互動。能源、信息、交通、建筑、工業(yè)和農(nóng)業(yè)，將因?yàn)殡姵囟跒橐惑w，實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)，而鋰電池在其中擔(dān)負(fù)了至關(guān)重要的任務(wù)。

中國要特別感謝約翰•B•古迪納夫、M•斯坦利•威廷漢和吉野彰這三位偉大的發(fā)明家，因?yàn)橹袊沁@些技術(shù)的最大受益者。這不僅是因?yàn)橹袊侵悄苁謾C(jī)和筆記本及平板電腦持有量最多的國家，他們的技術(shù)改變了我們溝通、交流、學(xué)習(xí)的方式。而且，中國還是電動汽車保有量最多的國家，大量的電動汽車不僅顛覆了我們的交通方式，減少了對石油的依賴，也改善了我們城市的空氣質(zhì)量。同時(shí)，中國還是相關(guān)產(chǎn)品最大的生產(chǎn)國和出口國，為我們創(chuàng)造了大量就業(yè)、稅收和財(cái)富。

2018年全球前十大動力電池生產(chǎn)商中，中國企業(yè)占據(jù)7席。其中，寧德時(shí)代電池出貨量全球第一，達(dá)到23.4GWh，第二名松下為20.7GWh，第三名比亞迪11.4GWh，第四名LG化學(xué)只有7.4GWh，第7名三星SDI僅有3GWh。2019年1-8月，我國動力電池裝車量超過GW的有三家。其中寧德時(shí)代遙遙領(lǐng)先，達(dá)到13.64GWh，實(shí)現(xiàn)裝車26.26萬輛，占據(jù)市場份額的45.5%。

到2020年，中國的鋰電池生產(chǎn)能力可以滿足116.21萬輛電動汽車的產(chǎn)量，其中58.02萬輛乘用車，58.19萬輛商用車。到2025年，將可滿足生產(chǎn)262.47萬輛電動汽車，其中150.67萬輛乘用車，112.07萬輛商用車。到那時(shí)，城市里的公交車和市政用車將可全部電動化，而大灣區(qū)、長三角和京津冀將可能率先實(shí)現(xiàn)交通零排放目標(biāo)，城市空氣質(zhì)量將從根本上得以改善。

為此，我們應(yīng)該再一次感謝這些獲得諾貝爾獎偉大的發(fā)明家，感謝他們堅(jiān)持不懈的努力，感謝他們用科學(xué)改變世界的精神。

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