2019诺贝尔化学奖是锂离子电池的胜利!( 十 )

在常用的钴阴极材料中,原子呈层状堆积,储存其中的锂离子只能在原子层之间运动。Goodenough 认为尖晶石的原子排列方式允许离子在三维空间中运动,这样离子就有更多出入电极板的途径,提高了充放电速度。1982年,Goodenough 牛津大学的博士后助手 Mike Thackeray 发明了更先进的锰尖晶石电极。相比一年前 Goodenough 的钴氧化物电极,这种电极更安全便宜。

Padhi 和日本 NTT 公司在 Goodenough 实验室工作的研究人员 Okada 一起寻找更好的尖晶石材料。他们尝试了不同材料,如钴、锰和钒,都没有成功。最后他们的名单里只剩下一种磷铁化合物,Goodenough 认为他们最后只能选择尖晶石,把这个想法告诉 Padhi 后他就去度假了。

Goodenough 回来后从 Padhi 处得知,正如他的预测,Padhi 的确没有获得尖晶石结构。但是他发现了一种自然形成的新型橄榄石结构,并成功从橄榄石结构中提取放回锂离子。经过检查,Goodenough 发现结果令人惊叹。这是第三次了!第一次是钴氧化合物,接着是尖晶石,现在是磷酸铁,Goodenough 的实验室诞生了三种主要的可商业化的锂离子电池阴极材料。

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