很少看到一種元素在學(xué)術(shù)舞臺上扮演核心角色，但2019年諾貝爾化學(xué)獎的主角卻是一個起源于宇宙大爆炸的古老化學(xué)元素——鋰。

10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予約翰?古迪納夫（JohnB.Goodenough），斯坦利?威廷漢（M.StanleyWhittingham）和吉野彰（AkiraYoshino），以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。

鋰電池的故事要從鋰元素被發(fā)現(xiàn)講起

1817年，瑞典化學(xué)家JohanAugustArfwedson和J?nsJacobBerzelius首次將鋰從一個瑞典小島的礦石樣本中提取出來。當(dāng)時，Berzelius以希臘語中的“石頭、石子”命名了它。

雖然這個名字聽起來很重，但其實(shí)，鋰是最輕的固體元素——這或許就是為什么，我們有時候不會注意到隨身攜帶的手機(jī)。

更準(zhǔn)確的來說，瑞典化學(xué)家實(shí)際上并沒有發(fā)現(xiàn)純的金屬鋰，而是以鹽的形式發(fā)現(xiàn)鋰離子。純鋰是一種非常不穩(wěn)定的元素，必須儲存在石油中，防止它與空氣發(fā)生反應(yīng)。

鋰的弱點(diǎn)是它的反應(yīng)性，但這恰恰也是它的優(yōu)勢。

20世紀(jì)70年代初，StanleyWhittingham開發(fā)第一個功能性鋰電池時，他利用鋰的巨大驅(qū)動力來釋放外層電子。

1980年，JohnGoodenough將電池的潛力翻了一番，為更強(qiáng)大、更有用的電池創(chuàng)造了合適的條件。

1985，AkiraYoshino成功地從電池中消除純鋰。他采用鋰離子作為材料，比純鋰更安全。

這一嘗試使得電池進(jìn)行了人們的實(shí)際生活。鋰離子電池給人類帶來了諸多好處，它使筆記本電腦、手機(jī)、電動汽車的發(fā)展以及太陽能和風(fēng)能發(fā)電的儲存成為了可能。

StanleyWhittingham將鋰帶入了電池

20世紀(jì)中葉，全球汽車保有量上升，汽車尾氣進(jìn)一步加劇了大城市的空氣污染。于此同時，人們?nèi)找嬲J(rèn)識到石油資源有限，這使汽車制造商和石油公司拉響了警報。為了生存，他們打算投資電動汽車和替代能源。

不過，電動汽車和替代能源都需要能夠存儲大量能量的強(qiáng)大電池。當(dāng)時，市場上只有兩種類型的可充電電池——重鉛電池和鎳鎘電池。

是StanleyWhittingham把金屬鋰帶入了電池，也使它成為了這個故事的主角。他將鋰作為新電池的負(fù)極。

鋰不是一個隨機(jī)選擇；在電池中，電子應(yīng)從負(fù)極（陽極）流向正極（陰極）。因此，負(fù)極應(yīng)包含一種易于釋放電子的材料，而在所有元素中，鋰是最容易釋放電子的材料。

StanleyWhittingham的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造出了在室溫下工作的可充電鋰電池，并且具有巨大潛力。之后，他前往紐約?？松梨诳偛?，在大約十五分鐘的會議之后，?？松梨诠芾韴F(tuán)隊(duì)決定：將利用Whittingham的發(fā)現(xiàn)開發(fā)出一種商業(yè)上可行的電池。

第一批可充電電池的電極中有固體材料，與電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時會損壞電池

石油危機(jī)激發(fā)Goodenough對電池的興趣

JohnGoodenough幼年時在閱讀方面有很大的障礙，他因而被數(shù)學(xué)和物理學(xué)所吸引。與1970年代的很多人一樣，Goodenough感受到了石油危機(jī)的影響，希望為替代能源發(fā)展做出貢獻(xiàn)，并因此進(jìn)入了能源研究領(lǐng)域。

Goodenough了解到StanleyWhittingham的革命性電池，但他對物質(zhì)內(nèi)部的知識告訴他，如果用金屬氧化物替代金屬硫化物制造電池的正極，電池的潛力會更大。

他的研究小組開始尋找一種金屬氧化物，要求當(dāng)它嵌入鋰離子時能產(chǎn)生高壓，但當(dāng)鋰離子被移除時，它不會崩潰。

這項(xiàng)系統(tǒng)性的研究比StanleyWhittingham所預(yù)期的要成功得多。Goodenough用鈷酸鋰作為電池正極材料，制成電池的輸出電壓幾乎達(dá)到4伏。

1980年，他發(fā)表論文介紹了這種新型正極材料，它的重量很輕，卻能生產(chǎn)出功能強(qiáng)大的高容量電池。

Goodenough開始在鋰電池的正極中使用鈷酸鋰。這使電池的潛力翻倍，并使其功能更強(qiáng)大

吉野彰制造首款商業(yè)上可行的鋰離子電池

吉野彰最初在Goodenough的基礎(chǔ)上，用鈷酸鋰作為電池的正極，并嘗試使用各種碳基材料作為負(fù)極。后來，他在負(fù)極中使用石油工業(yè)的副產(chǎn)品——石油焦。結(jié)果顯示，他以此開發(fā)出的電池更為穩(wěn)定，而且重量輕、容量大，能明顯產(chǎn)生4伏電壓。

這類電池的工作原理不基于任何有害的化學(xué)反應(yīng)，而是依靠鋰離子在電極之間來回流動，使用壽命很長，在性能下降之前可以充電數(shù)百次。另一個很大的優(yōu)勢是，這類電池中沒有使用純鋰，保障了安全性。

吉野彰開發(fā)了第一個商業(yè)上可行的鋰離子電池

1991年，日本一家大型電子公司開始銷售第一批鋰離子電池，這引發(fā)了一場電子革命。此后，手機(jī)變得越來越小，電腦變得更加便攜，MP3播放器和平板電腦也得到了發(fā)展。

近年來，世界各地的研究人員都在尋找更好的電池，但還沒有人成功地發(fā)明出超過鋰離子電池的高容量、高電壓的電池。

與此同時，鋰離子電池也得到了改進(jìn)，例如JohnGoodenough用磷酸鐵取代了鈷酸鋰，使電池更加環(huán)保。

A股鋰電公司潛力可期

本次鋰電池獲得諾貝爾獎?wù)J可，鋰電池相關(guān)概念股或?qū)⒏苁袌鲫P(guān)注。

中原證券研報顯示，2019年1-8月新能源汽車合計(jì)銷售79.29萬輛，同比增長33.58%，合計(jì)占比4.93%。2019年7月，我國動力電池裝機(jī)4.7GWh，同比增長40.6%，其中乘用車裝機(jī)占比47.31%，三元材料占比44.13%；寧德時代(300750.SZ)、比亞迪(002549.SZ)、億緯鋰能位居前三。

“以我們自身品牌為例，2014年前公司的產(chǎn)品企劃書仍以傳統(tǒng)能源車生產(chǎn)、銷售為主。而此后的每年新能源車銷售占比營收都在逐年擴(kuò)大，目前已超過傳統(tǒng)能源車銷量。電動汽車的出現(xiàn)，給了動力鋰電池一個全新的市場和應(yīng)用方向，下游需求仍在不斷的增長。”前述人士表示。

“車載用鋰電池不同于應(yīng)用于手機(jī)、電腦的消費(fèi)電池，從應(yīng)用落地至今時間較短。新車面世至少需要經(jīng)歷3年的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、工裝等環(huán)節(jié)，最終問世的產(chǎn)品存在周期性，使用的車載鋰電池很有可能仍是設(shè)計(jì)最初時的電池。這對于鋰電池技術(shù)的發(fā)展也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，核心技術(shù)仍是續(xù)航能力和安全性。”他補(bǔ)充道。

記者統(tǒng)計(jì)Wind、天眼查等信息梳理發(fā)現(xiàn)，A股目前鋰電池行業(yè)公司數(shù)量龐大，從上游關(guān)鍵材料（負(fù)極石墨烯材料）相關(guān)企業(yè)，中游具有關(guān)鍵技術(shù)以及布局大型車企供應(yīng)鏈中的鋰電池龍頭，以及下游的各種消費(fèi)電芯和動力電池，中國的鋰電產(chǎn)業(yè)已具備完整產(chǎn)業(yè)鏈。目前鋰電池行業(yè)公司約為92家，總市值約達(dá)1.16萬億元。

上游鋰電資源企業(yè)包括天齊鋰業(yè)（002466.SZ）、贛鋒鋰業(yè)(002460.SZ)；電池材料和設(shè)備制造商的杉杉股份（600884.SH）、大族激光(002008.SZ)、先導(dǎo)智能（300450.SZ）、格林美（002340.SZ），以及電芯生產(chǎn)商比亞迪、寧德時代、億緯鋰能、國軒高科(002074.SZ)。