1970年代爆发过一次石油危机,M·斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham)决定致力于研发新的能源科技摆脱石油的束缚。


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M·斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham)


一开始他专注于研究超级导体,然而偶然发现了一种蕴含巨大能量的物质,可以作为锂电池的阴极。


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经过多年的实验和研究,M·斯坦利·威廷汉最终采用用硫化钛锂(LixTiS2)作为锂电池的阴极材料,金属锂作为阳极材料,制成了一款锂电池。其电压可达到2.5V,并且在几乎不损失电量情况下循环1100次。但是,由于阳极材料中含有金属锂,而它活性太高,该电池非常不稳定,容易发生燃烧或爆炸情况。


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(锂枝晶现象)


那时,“大哥大”使用的就是这种电池,持有该技术的加拿大公司Moli Energy,将产品问世不到半年,就因为起火爆炸问题而全球召回,从此一蹶不振,后来被日本NEC公司收购。但NEC公司经过几年的检测和摸索,终于弄清楚了出现问题的主要原因,在使用过程,阳极材料金属里会发生“锂枝晶”现象,使得阳极材料变形导致可能碰到阴极材料引起短路。虽然找到了原因,但却迟迟不得解决办法。


所以这款电池在商用研发的道路上,遇到了巨大障碍。


出现问题后,科学家们想起了1938年Rüdorff提出的理论,“离子转移电池”方法(ion transfer cell configuration)。于是决定采用一种材料可以替代金属锂作为阳极材料——石墨,阳极材料的目的就释放电子,而石墨的特性可以使电子储存在碳元素之间,虽然石墨相较于金属锂活性(储存电子能力)差一些,但是更加安全。


基于此发展,约翰·B·古迪纳夫(John B.Goodenough)也在研究阴极材料的改善,他预测氧化锂化合物比硫化锂化合物要更为合适。


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约翰·B·古迪纳夫(John B.Goodenough)


在经过一系列的实验研究后,1980年,古迪纳夫想外界展示了钴酸锂(LixCoO2)作为阴极的锂电池。


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由于采用了石墨作为阳极,这款电池部分解决了“锂枝晶”现象,防止了内部短路现象,又因为其阴极材料的选取,将电压提高至4V(甚至可以达到5V),总体来说相较于威廷汉的锂电池性能好很多、安全很多。


由于该思路过于前卫,又或者是Moli Energy的教训太过于惨痛,当时没有任何一家企业敢接古迪纳夫的发明,甚至自己的母校牛津大学都不愿意为其申请专利。但索尼公司伸出了橄榄枝,将其技术应用于生产,帮助索尼一跃成为锂电池行业老大。