鋰離子電池的發明和應用，使得人們可以進入一個可持續發展并且更清潔的社會，因為鋰離子電池奠定了無線、無化石燃料社會的基礎。

▲2019年諾貝爾化學獎得主。圖/諾貝爾獎官網

當地時間10月9日，瑞典皇家科學院宣布，約翰B古迪納夫（JohnB.Goodenough）、斯坦利威廷漢（M.StanleyWhittingham）和吉野彰（AkiraYoshino）三位科學家獲得2019年諾貝爾化學獎，以表彰他們在開發鋰離子電池上面作出的貢獻。

三位科學家分別來自美英日，他們對鋰電池做出了極為重要的工作。古迪納夫將鋰電池的潛力提高了一倍，為功能更強大、更有用的電池創造了合適條件；威廷漢在開發首個功能性鋰電池時，利用了鋰的巨大動力來釋放其外部電子；吉野彰則成功從電池中去除了純鋰，取而代之的是比純鋰更安全的鋰離子。

鋰離子電池使人類進入更清潔的社會

鋰離子電池是一種重量輕、可再充電，而且功能強大的電池，今天已經廣泛應用于從手機到筆記本電腦和電動汽車的各個領域。而且，它還可以儲存來自太陽能和風能的大量能源。

當全世界的人都使用以鋰離子電池作為動力的電器和IT終端設備時，人們的生活勢必會發生翻天覆地的變化。

這種改變的標志，其實就是讓人類社會邁入生態文明的門檻。而這個時間段是以1991年索尼公司采用古迪納夫理論而制作出的世界上第一款商用鋰離子電池為節點之一。從此，手機、照相機、手持攝像機、筆記本電腦，乃至電動汽車等領域都步入了便攜式新能源時代。

然而，鋰離子電池最深遠的意義，并不在使用的方便，而在于可持續和環保。前者在于可充電重復使用，后者在于使用鋰離子電池后可減少化石燃料的使用，因而能夠延緩全球變暖的步伐，樹立起生態文明時代的坐標。

這個坐標又是以第四次工業革命作為支撐，而第四次工業革命是以石墨烯、基因、虛擬現實、量子信息技術、可控核聚變、清潔能源以及生物技術為突破口的工業革命。

簡言之，鋰離子電池的發明和應用，使得人們可以進入一個可持續發展并且更清潔的社會，因為鋰離子電池奠定了無線、無化石燃料社會的基礎。

回收廢鋰離子電池是一個挑戰

鋰電池發明者獲得諾貝爾化學獎也表明，能夠造福于人類社會和自然環境的實用性成果，同樣能獲得諾貝爾獎的垂青。

正是因為有了古迪納夫的理論和其發明的鋰電池中的重要部件鈷氧化物陰極（鈷酸鋰，現在全世界的便攜電子設備都采用這種陰極），以及威廷漢、吉野彰的鋰離子電池的實用性研發，才讓鋰離子電池成為千家萬戶都在使用的平凡、廉價和實用的能源動力。

鋰離子電池的獲獎也表明，現代科研成果既需要多學科合作，還需要逐步完善。

電池技術是一個復雜又艱難的交叉學科領域。吉野彰盡管在攻克鋰離子電池時找到了合適的陽極材料，但一直找不到合適的陰極材料。他讀到了古迪納夫的論文受到啟發，認定鈷酸鋰是最好的陰極材料，能把現有的鋰鎘電池的重量縮減三分之一。

由此，吉野彰設計的鋰離子電池以碳基材料為陽極，以鈷酸鋰為陰極，完全去除電池中的金屬鋰，大大提高了安全性，并由此確立了鋰離子電池的基本概念和技術范式。

在鋰離子電池獲得2019年諾貝爾化學獎時，也傳來了更多關于這一電池的好消息。根據彭博新能源財經公司的最新預測，隨著鋰離子電池價格的持續下降，以及可再生能源發電量的日益增長，預計到2040年，全球部署的儲能系統的累計容量將達到2857億瓦小時（GWh）。

隨著全球可再生能源和清潔能源使用量的迅速增長，基于鋰離子電池的儲能應用還會越來越廣泛。

但同時，鋰離子電池的廣泛使用也提出了另一個挑戰，如何回收廢棄的鋰離子電池。如果處理不當，其反而會污染環境。

鋰離子電池具有化學和電氣雙重風險，目前被歸類為第9類危險品。

目前廢棄鋰離子電池通常來自手機、筆記本電腦和其他電子產品，而且常與其他類型的電池混雜在一起。此外，市場上的鋰離子電池至少存在14種不同類型的陰極材料，對回收、儲存和運輸都提出了重大挑戰，需要更為安全的技術和操作。

只有解決了鋰離子電池在回收方面的可擴展性、低成本、安全性和環境可持續性，才可能從碳基經濟向可持續能源轉型，并減少化石燃料的使用和大量減少溫室氣體排放。

另一方面，目前的鋰離子電池所裝備的電動汽車，還無法與燒化石燃料的傳統內燃機汽車競爭，尤其是價格。因此，還需要在鋰離子電池的基礎上研發出超級電池。或許這也是2019年諾貝爾化學獎對鋰離子電池研究的一種驅動吧。（專欄作者□張田勘）