（课程团队拍摄的关于化学电池的视频）

化学电池

电池是由电极、电解池、隔离层和容器等四个部分组成

锂电池分为一次电池和二次电池两类，照相机等耗电量较低的电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而摄像机、数码相机、手机及笔记本电脑等耗电量较大的电子产品中则使用可充放电的二次锂电池。

锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极采用锂—碳层间化合物LixC6。

充电时，在电场的驱动下锂离子从正极材料中脱出，经过电解质，插入到负极中。放电时，过程正好相反，即锂离子返回正极中，电子则通过了用电的电子产品中并为之供电。

聚合物锂离子电池的原理与液态锂相同，主要区别是电解液与液态锂不同。

目前所开发的聚合物锂离子电池系统，高分子材料主要是被应用于正极及电解质。

正极材料包括导电高分子聚合物或一般锂离子电池所采用的无机化合物，电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质。

聚合物锂离子工艺中没有多余的电解液，因此它更稳定，也不易因电池的过量充电、碰撞或其他损害、以及过量使用而造成危险情况。

小专题：2019年诺贝尔化学奖

2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳（John B. Goodenough，网络上称呼“足够好先生”）、斯坦利·惠廷汉（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们在开发锂离子电池方面做出的卓越贡献。

他们创造了一个可充电的世界

2019年诺贝尔化学奖表彰锂离子电池的研发。这种重量轻、可充电、功能强大的电池现在被广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等各种产品。它还可以储存大量太阳能和风能，使一个没有化石燃料的社会成为可能。

我们使用便携式电子设备进行通信、工作、学习、听音乐或者搜索知识，全球都在用锂离子电池为便携式电子设备供电。锂离子电池还使开发远程电动汽车和储存太阳能、风能等可再生能源成为可能。

锂离子电池的基础是在20世纪70年代的石油危机期间奠定的。惠廷汉致力于开发可以实现无化石燃料能源技术的方法。他开始研究超导体，并发现了一种能量极其丰富的材料，他用这种材料在锂电池中制造了一个新的阴极。其由二硫化钛制成，能够在分子水平上让锂离子嵌入其中。电池的正极部分由能释放更多电子的金属锂制成。这种研究生成了一种理论上有很大电压的电池，刚刚超过2V。但金属锂过于活跃，电池容易导致爆炸而并不实用。古迪纳预测，如果用一种金属氧化物而不是金属硫化物来制造阴极，那么它将拥有更大的电压。经过系统研究， 1980年他证实嵌入锂离子的氧化钴可以产生高达4V的电压。这是一个重要的突破，将为人类带来更强大的电池。

以古迪纳的阴极材料为基础，吉野彰在1985年制造出第一个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极中使用活性锂，而是使用石油焦炭这种碳材料，像阴极的钴氧化物一样可以让锂离子嵌入其中。结果是吉野彰制造出一种重量轻而又坚固耐用的电池，在性能下降之前可以充电数百次。锂离子电池的优点是，它们不是基于分解电极的化学反应，而是基于锂离子在正极和负极之间来回流动来储存并释放电能。自1991年首次进入市场以来，锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。它们为无线、无化石燃料的社会奠定了基础，并为整个人类社会带来了最大效益。

约翰·B·古迪纳（John B. Goodenough），1922年出生于德国耶拿。1952年获美国芝加哥大学博士学位，美国得克萨斯大学奥斯汀分校工程系主任。

斯坦利·惠廷汉（M. Stanley Whittingham），1941年出生于英国。1968年获英国牛津大学博士学位。美国纽约州立大学宾厄姆顿大学特聘教授。

吉野彰（Akira Yoshino）, 1948年出生于日本吹田。2005年获日本大阪大学博士学位。日本旭化成株式会社名誉研究员，日本名城大学教授。