谁能想到,元素周期表上简简单单的一个金属元素,竟能竟引发世界爆炸性改变,开启一个崭新的时代! 在“元素家族表”的合照中,它排名第三,质量最轻,密度最小,并且这个金属元素最外的电子层只有一个电子,而当这个金属元素失去了它的电子,就会形成一个非常稳定的离子,使得它异常活泼。 它就是从宇宙爆炸的那一刻起,就始终与世界同在的元素:锂。 然而,正是由于这个过于活泼的属性,从被发现的1818年后的整整一个世纪里,人们一直对这种闪亮却又易燃的金属,敬而远之。 而锂的保存、使用和加工,实际上也比其他金属要复杂的多,因此锂一直未能得到科学家的重视,而是选择将它长久的封存在实验室。 这时,我们将目光转回20世纪中期,由于石油危机的爆发,而当时的电池已经无法满足军事、航空、医药等领域对电源提出的新要求,大量汽车尾气也导致了严重的环境问题等。 这一系列棘手的问题,让人们开始迫切的寻找一种新能源。 经过反复的研究,人们将目光放在了电池上。当时的可充电电池只有两种规模的,一种是重铅电池,另外一种就是镍镉电池。 科学家们为了改造这两个电池,一直不停的尝试各种材料。实际上这个研究内容相当枯燥,大部分人并不愿意投身其中,因此也一直未能得到突出的成果。 直到Stanley Whittingham 加入了当时的能源公司,埃克森的研究团队,一切开始有了进展。 Stanley Whittingham Whittingham在一次次的研究后发现,钾离子和二硫化钛之间的互相作用,可以使这种材料的电压,远高于当时市面上的其他电池。 但仅仅是这一点,不足以解决困境。 当时市场上的电池,一直被诟病的原因之一,即是充电极其不便。即使不可充电的锌碳电池也已经相当普遍,但用在耗电大的设备上,只能使用一次的电池,也显得十分麻烦且浪费。 就在这个关键时刻,活泼的锂电池,作为主角,也开始正式登上历史舞台! Whittingham将金属锂作为负极,二硫化钛作为正极,而锂离子向正极的传输过程,也是可逆的,这使得电池能够重复充电。 尽管说,Whittingham的这个改动,是电池产业质的飞跃,然而却也带来了高昂的成本,以及易燃易爆炸这个致命的安全隐患。 20世纪80年代,电池技术的发展史上,又一个核心关键人物出现了,他就是“锂电池之父”约翰·巴尼斯特·古迪纳夫(John Goodenough)。 约翰·巴尼斯特·古迪纳夫(John Goodenough) 古迪纳夫出生在美国一个简朴的乡村庄园。但他的童年并不完美,父母不合的婚姻,给他给来了紧张的童年。 而在学校里,古迪纳夫的糟糕表现,也曾一度被老师认为有阅读障碍,甚至连古迪纳夫都否认自己:“我知道自己不聪明,我也非常沮丧。” 当时所有人,包括古迪纳夫自己都不会想到,他会在几十年后,设计出改变世界的锂离子电池,还获得诺贝尔奖! 古迪纳夫接手Whittingham的电池技术后,开始着手解决这个核心安全问题。 经过四年的研究,古迪纳夫发现,如果采用金属氧化物来取代金属硫化物作为正极,则会大大的提高电池的性能。 而锂钴氧化物,正中古迪纳夫下怀。 锂钴氧化物,让古迪纳夫所研究出的新电池,拥有更小的体积,更大的容量和更加稳定的使用方式。 而这个发现,让人类往无线革命,踏出了决定性的一步。 与此同时,在电子行业在日本的蓬勃发展,对更轻、可循环使用的电池的需求也随之而来。 日本旭化成集团研究员、名城大学教授吉野彰(Akira Yoshino)敏锐的嗅到了商机,很快召集团队,决定研发一种可充电电池。 Akira Yoshino 1983年,吉野彰运用钴酸锂阴极和聚乙炔阳极,制出了世界第一个可充电锂离子电池的原型。 20世纪末,随着可充电锂离子电池投入市场,电子革命正式爆发,从此便携式电子产品,也变得触手可及,也奠定了无线、无化石燃料社会的基础。 我们回看这段历史,表面上看,是锂元素改变了世界,但正是由于这三位科学家,以及幕后各个幕后科学家的不断努力,才能让锂电池有历史性的突破,彻底改变了为人类的生活方式。 事实上,如果我们想要进一步改变这个世界,那么只有加大教育跟科研的投入,培养出更多的科学家! 而现在中国在科研和教育的投入非常大。比如说,以前是中学才有科学课,现在小学就开始有科学课。 目标就是在中国培养出越来越多的科学家。就像任正非所说,以后中国的农村都会出现博士生。 事实上,不仅是国家在努力,现在很多家长已经意识到了这一点,因此十分重视孩子的数理化教育。 但是现在市面上,很多数理化书籍都非常枯燥,言词也晦涩艰深,孩子根本看不下去。 而像欧美国家的科学课,往往更重视培养兴趣,他们会设计很多有趣的科普书。 比如外国有一套《Whats All About?》,曾经获得“美国父母选择奖”,甚至国外的一些孩子,会直接把它当成自学教材用。 而这套书的主要作者,也是世界儿童科普界的重要人物,英国知名儿童科普作家:亚历克斯·弗里斯。 现在,它的中文版来了:《这就是数理化》,一个帮孩子爱上科学,爱上数理化的神书。 让孩子学好数理化的超强大助攻; 这次的引进版,我们还定制了独家赠品:知识点小贴士!帮孩子梳理知识,巩固记忆。 数学好物 将科学融入生活,培养孩子的理科思维! 小程序 《这就是数理化》通过各种有趣的漫画、插画、形式、表达,让孩子一不小心,就掌握了数理化的各种知识点,打好基础,走进理科思维的大门~ 用“魔术师是怎么躺在满是钉子的床上的”这个有趣的设问,说明接触面积对压强的影响: 书中还穿插大量科学家们的趣闻轶事,以及数理化学科发展的历史故事: 知识丰富 ,涵盖课业 专为孩子打造的数理化启蒙书籍 |
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