钴酸锂造就高电压电池
古迪纳夫对惠廷汉姆革命性的电池早有耳闻 ， 彼时这一电池使用的还是金属硫化物正极 ， 古迪纳夫的专业知识让他想到 ， 使用金属氧化物代替金属硫化物 ， 能够提高正极电势 。 很快 ， 古迪纳夫及其团队着手寻找一种在嵌入锂离子时能够提供高电压 ， 且脱出锂时结构不塌陷的金属氧化物正极材料 。
这种电池体系的成功远超古迪纳夫的想象 。 惠廷汉姆的电池能产生超过 2V 的电压 ， 而古迪纳夫发现 ， 以钴酸锂为正极的电池体系能产生两倍于惠廷汉姆的电池的电压 ， 为 4V 。
古迪纳夫成功的关键在于他认识到 ， 电池材料不需要在制备之初就处于满电状态 ， 而是可以在制备之后进行充电 。 1980 年 ， 他发表了这项研究 ， 使用这种质量轻 ， 能量密度高的新型正极材料 ， 可以研制出高容量电池 。 这是迈向无线通讯中至关重要的一步 。
古迪纳夫开始在锂电池的正极中使用钴酸锂 。 这几乎使电池的电压增加了一倍 ， 使其能量密度更高 。
渴求轻薄电池
随着石油价格的下跌 ， 西方国家对新能源技术和电动汽车的投资减少 。 然而 ， 日本的一些公司正迫切地需要轻薄的可充电电池 ， 这种电池可以为摄像机、无线电话、计算机等新型电子设备供电 。 旭化成公司的吉野彰敏锐地捕捉到了这个需求 。 或正如他所说：“我只是闻到了在不断变化的形势 ， 你可以说我有很好的嗅觉 。 ”
吉野彰成功研制首款商用锂离子电池
【他们研制出了世界上最强的电池 | 2019 诺贝尔化学奖解读】吉野彰决定用古迪纳夫的钴酸锂作正极 ， 并尝试各种碳基材料作负极 ， 研制一种实用的可充电电池 。 研究人员在此之前发现 ， 锂离子能够插入石墨的分子层中 ， 但与此同时 ， 石墨的结构会被电解质破坏 。 然而吉野彰别出心裁地使用了石油工业的副产物——石油焦——成功解决了这一问题 。 锂离子在充电时嵌入石油焦负极 ， 当电池放电时 ， 锂离子能够迁移到钴酸锂正极 ， 这种电池具有更高的电压 。
吉野彰研制的电池稳定、轻便、高容量 ， 且能够产生 4V 的电压 。 锂离子电池的最大优点在于锂离子能够嵌入电极中 。 大多数电池充放电时发生的化学反应会使其电极发生缓慢的变化 。 而锂离子电池充放电时 ， 锂离子在电极之间来回迁移而不和周围物质发生反应 。 这意味着锂离子电池寿命很长 ， 可以进行数百次的充放电 。
吉野彰研制了首款可商用的锂离子电池 。 他在正极上使用了古迪纳夫的钴酸锂 ， 而在负极上 ， 他使用了一种碳材料——石油焦 ， 它也可以嵌入锂离子 。 电池没有基于任何有害的化学反应 。 相反 ， 锂离子在电极之间来回迁移 ， 这使得电池具有较长的使用寿命 。
锂离子电池的另一个优点 ， 在于锂离子电池不含金属锂 。 1986年 ， 吉野彰小心翼翼地用爆炸测试装置来进行电池的安全性测试 。 他在电池上放了一大块铁 ， 但什么也没发生 。 可是用负极是金属锂的电池重复这个实验时 ， 发生了剧烈爆炸 。
成功通过安全性测试对锂离子电池的未来至关重要 。 吉野彰说 ， 这是“锂离子电池诞生的时刻” 。
锂离子电池
——无化石燃料社会的必需品
1991 年 ， 日本一家大型的电子公司开始销售第一款锂离子电池 ， 引发了电子设备的革命 。 手机、计算机轻便化 ， MP3、平板电脑等电子设备也应运而生 。
随后 ， 世界各地的研究人员遍历元素周期表中的元素 ， 以期研制出更好的电池 ， 但还没有任何一款电池能在高容量和高电压方面超过锂离子电池 。 当然 ， 锂离子电池体系也在不断经历演变和改进 ， 这其中就包括古迪纳夫使用磷酸铁锂替代钴酸锂等 ， 从而使得锂离子电池更加环保 。
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