看到今年的诺奖化学奖被授予了锂离子电池的发明者,想知道为什么手机、电脑这些电子产品为什么选择了使用锂离子电池,如果没有锂离子电池会怎么样?

另外,为什么有些电子产品又没有采用锂离子电池?

2019 年诺贝尔化学奖授予锂电池,这项技术如何改变了我们的生活??

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第一个问题,如果没有发明锂离子电池,我们今天的手机,平板以及笔记本电脑,都没法让你仅凭电池放心大胆地玩儿上一个钟头。

锂离子电池,是充放电寿命达到数百次以上的二次电源体系中,能量密度最高的,无论考虑质量还是体积。别看大家对于现在锂离子电池的续航能力还多有不满,可经历过镍氢甚至镍镉电池时代的人们都应该知道,今天的电子产品的续航能力,相对其不断增大的功耗,已经得到了巨大提升。

对于携带型电子产品而言,人们总希望用上尽可能轻巧的产品。而性能和续航,这两者永远是矛盾的,永远在天平两端。如果质量和体积只有这么大,你要提高性能,就必然要牺牲一点续航,反之亦然。哪怕电池技术有了突破,手机厂家也会拿出更多空间来装处理器,内存。。即便今天的智能手机,所谓的低电量或者省电模式,也断然不可能一边保持高性能一边节约功耗。而续航时间,等于总能量除以功耗,这应该算是小学生都能理解的问题了。

在锂离子电池像今天这样大规模应用之前,最常见的二次电池,也就是可以多次充放循环的电池,是两种,一种是铅酸,一种是镍氢。这两种电池的能量密度和循环性能,都要劣于目前的锂离子电池。能量密度,等于比容量乘以电压。看起来5号镍氢容量相比18650锂电也不差太多,但电压的区别使两者实际的能量仍有较大差距。如果以现在的技术水平,从单个电池的情况来看,铅酸电池能存储的电量,仅相当于同等重量锂离子电池的1/10左右,镍氢好一点儿,但也不会超过40%(原来写的1/4,感谢评论区高人指点,确实不够严谨)。现在一只手机用的4000mAh锂离子电池,正极钴酸锂算30g,负极碳就算14g,电解质算12克,再加上外壳什么的,重量就算60g吧。上述重量因产品设计和制造水平而异,但只会多不会少。如果换成铅酸或镍氢电池,大家可以想想,仅电池一项,增加的重量就有多少?即便只考虑体积,如果现在电池体积不变,换成镍氢,续航时间也要下降60%以上,铅酸,那就更不用提了。因此,在锂离子电池应用之前的世界,电子产品的续航能力,和今天相比,是望尘莫及的。手机之所以可以从大哥大到直板到翻盖滑盖,从小青屏到大彩屏,乃至于今天的超薄全面屏甚至柔性屏,锂离子电池的应用是个基础。

可以说,正是锂离子电池的高能量密度,包括手机电脑的携带型设备才可能真正大量使用,并拓展出今天这么强大的功能。很多人抱怨说现在的手机反而不如以往续航时间长,那也是因为过去咱们除了打电话发简讯,别的功能也实在没有呀!这也是为什么,对于需要平衡性能与功耗的携带型电子产品,锂离子电池一定是最佳选择。如果说锂离子电池对消费者来说有什么问题,那就是相对较高的价格和仍不够完善的回收机制。

说到这里,第二个问题的答案也就呼之欲出,今天的确还有少数电子产品没有普遍地使用锂离子电池。它们都有各种各样的原因,虽说也不可一概而论。但最普遍的原因,其实就一条,它们功耗相对低,对电池的空间没有过于苛刻的要求,因此不需要尽可能减小电池的体积来提高其他部分的占比,以提高性能。

如一些无线发射和接收装置,无线滑鼠键盘,遥控器等,再如挂钟,按照现在的技术水平,即便用普通干电池,不用什么锂电,换一次电池也都能用好久了。而且遥控器滑鼠挂钟这类东西,体积还不能太小,这反而正好给了电池足够多的空间,因此这些产品对于电池尽可能轻巧的需求相当低。反过来看,锂离子电池贵一些不说,放电结束的锂离子电池处理起来,可麻烦多了。你要重复利用,充满一次也需要时间。哪怕你不心疼钱,用完了就要扔,可是出于各种原因,锂电暂时还没建成铅酸蓄电池那么完善的回收机制。作为一种能量密度较高的电池,即便不能放出电能,不代表没有任何能量,废弃的锂离子电池随便乱扔是危险的。既然如此,我何不找一种用完了就换,换下来就可以扔的普通电池呢?反过来看,只要是要求体积和重量尽量轻巧,而自身功耗又比较大的携带型设备,不只是手机电脑这些东西,哪怕是剃须刀,小电钻这样的设备,近些年可以说几乎全是锂离子电池的天下了。

最后说一个事儿,尽管有些啰嗦,但还需要强调一下,请注意,我在本回答中,并没有使用锂电池这个词。原来的题目,我把它改了。初始提问者引用的文案,虽然在非学术领域这么说是没问题的,但如果从科学角度看,这个标题还不够严谨。锂离子电池同锂电池是不同的概念,只是如今锂离子电池的应用范围远远大于一次锂电池,在一般情况下,锂离子电池也被统称为锂电池了。从英文来看,三位诺奖获奖者的贡献,应该被翻译为对于锂离子电池,而非锂电池领域做出的贡献。

锂电池又叫锂原电池,是一种先于锂离子电池出现,且至今仍然有其自身应用领域的一种一次电池。目前很多车钥匙用的2032纽扣电池,就是锂电池,它的负极是金属锂,一般只用一次,不可多次充放电。尽管它也具有能量密度高的特点,但从原理上说,它与手机电脑用的锂离子电池存在本质区别。尽管学术界一直在做锂金属二次电池的研究,可是目前为止还达不到商品化的条件。至少在目前,锂电池的概念,还不应该和锂离子二次电池相混淆。

至于锂离子电池和锂原电池的区别,这是一个较为专业的问题,简单来说,为了具有实用的循环和安全性能,所谓的「锂电池」,实际上在一般情况下,里面并没有金属锂。关于这个问题,知乎上已经有相当多的优秀回答,本人在此就不多谈了。


每次新购入产品就充满 10 小时,永远不能随时充电随时拔掉


北京时间10月9日下午5:45诺奖化学奖公布,瑞典斯德哥尔摩皇家科学院授予将此项殊荣,授予了约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、M·斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham )、吉野彰(Akira Yoshino)三人,以奖励他们在锂离子电池领域领域做出的贡献。其中,97岁高龄的约翰·B·古迪纳夫被人们称为「锂电池之父」。

简单讲,锂电池体积更小,能量密度更大,储能性状更为稳定,工作温度范围宽,无记忆效应,可以快速充放电,而且使用寿命也更长,相比传统电池等能量存储设备来说更环保,因此更适合商用,成为绝大多数移动通讯设备、笔记本、各种便携智能3C产品,乃至如今电动汽车等高端科技产品的核心配件。

如果没有锂电池,许多电器产品很可能还是笨重的大家伙,便携通讯设备的体积也小不了多少,就更别提轻薄的智能手机了。锂电池的发展也成就了特斯拉这样的电动车大拿。它不但改变了我们的生活,也掀起一场轰轰烈烈的新能源革命,意义重大。

不过,锂电池并不完美。市面上主流锂电池如三元锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池也各有优势和不足,如日中韩产业发展较为先进的三元锂电池在安全性、耐高温、寿命等方面仍有缺陷。就拿手机产品来说,目前电池体积已经压缩到极致,在保证大容量电池的基础上铺满各种新科技元件的余地越来越小,何时才能迎来一块电池用一周一个月不用充电的未来?纵观锂电池应用的数十年,并没有比锂电池更有优势的能量存储技术出现,像泡沫电池、流体电池虽然呼声高,但还未达成突破性进展,暂时无法取代锂电池的位置。

至于为啥有些电子产品没有锂电,我觉得主要是局限于产品成本和市场定位——产品走极端性价比,电池就用最便宜的碳性或碱性电池好了,成本给用户自己,电池没了自己换新续命就好。

人类目前在锂电池领域还属于慢慢蹭的阶段。期待未来会有新的储能技术取代它,但就现在而言,锂电依然是唯一的主流选项,至少目前的智能手机产品,三五年内应该是逃不开锂电池了。


泻药

感觉大家都答偏了

化学奖授予的是【锂离子电池】的发明者

没有锂离子电池≠没有锂电池

实际上一次性锂电池的能量密度并不差

锂离子电池实现的是【循环】

当时一次性锂电池在军事上用的比较多,民用的不行

这也是锂电无法和镍氢镍镉竞争的因素之一

以前我在一个回答说过

海湾战争的美军把一个战区的一次性锂电池都用完了

如果所有的锂电池都变成一次性的,美军尚且如此,其他场景可想而知


没有锂电池就会用镍氢电池,铅蓄电池,首先是重,另一个是大。

因为锂密度低,所以可以把电池做的更轻,加大容量重量不会很大,所以小型设备会用。但是锂活泼性太强,所以早期锂电池都是用钢壳包裹起来,毕竟漏气锂就可以于氧气发生反应自燃。现在手机基本上不换电池,电脑的电池也有塑料外壳包裹,所以锂电池可以用铝箔软包。航模用的电池要求容量大放电系数高,体积也比较大,但是要求重量轻,还是要用铝箔软包的,不过会在外侧加一张钢板进行保护,防止变形、戳穿的问题。

没有锂电池会变什么样,哈哈,手机厂商为了让人玩一天,尽量吧手机做大,增加镍氢电池容量,手机还会更重,甚至还可以换电池。至于快充,能换电池我加钱上快充干啥?等下,我没见过薄长方体的镍氢电池,可能还会用圆柱电池,那就要加厚。为了节省屏幕的耗电,屏幕会做小,键盘不会轻易死去,但是屏幕不会很小,估计比例和之前带触屏的功能机差不多,甚至会有好多全键盘的手机,而且是直板的,翻盖滑盖这种也会活的挺滋润,侧翻盖估计也有可能,打开跟一个小笔记本差不多,毕竟这种明面上增加美观实际上背地增加体积安装电池的手段能想到的人很多。估计侧翻盖为了提高可玩度会在键盘上加!手!柄!

至于电脑,问题不大,现在不少电脑用的锂电池还是圆柱形的,就是换镍氢电池使用时间短,轻薄本估计跪了。

有些设备不用锂电池可能由于成本原因,比如电动车,铅蓄电池可以用比较低的价格换更大容量,重量增加好多,但是都是人骑车,重量不是问题,汽车的电池也是这种情况,一辆车过吨,我还差电池这几十公斤吗。


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