您的数字生活，无论多少，几乎都离不开锂离子电池。它们为您的智能手机、笔记本电脑供电——除了汽车电池，几乎所有可充电设备都由锂供电。而您要感谢的三位新晋诺贝尔奖得主，是约翰·B·古迪纳夫（John B. Goodenough）、M·斯坦利·惠廷厄姆（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino），他们因对锂离子电池的发明贡献而共同获得了今年的诺贝尔化学奖。他们每一个人都建立在前人的工作之上，不断改进这项技术。
“我们想到的是手机或混合动力电动汽车，但它也造福了那些无法获得电力的人，”美国化学学会主席邦妮·查彭蒂耶（Bonnie Charpentier）说。“我刚从博茨瓦纳回来，在那里我身处荒野，没有现代化的便利设施，但我们的向导却有一部手机和一个太阳能电池板。”
但尽管锂离子电池如此普及，我们中很少有人真正了解它们为何如此有效。请花几分钟时间，和我们一起深入了解。
电池的核心原理非常简单。它们有两个带电端，称为电极，它们之间有隔离，无法直接接触。电子从负极流向正极——这种移动产生了能量。您可以用许多材料制造电池（包括，正如您可能在学校学到的，一个土豆），但要制造一个真正有效的电池，您需要满足特定的规格。首先，您希望它有大量的电子可以释放，并且最好还能轻便——如果一部手机重达五磅，那么十二小时的续航能力就没有多大意义了。锂非常乐于释放电子，而且作为最轻的金属之一，您可以将它 packed 到一个小容器中，使其能量密度极高。此外，它还可以充电。
纽约宾汉姆顿大学的M·斯坦利·惠廷厄姆发现了一种方法，用锂作为正极，硫化钛作为负极来制造电池，但他的发明存在一个问题。当他给电池充电时，锂金属并没有均匀地沉积在电极上。相反，它会积聚成称为枝晶的小尖刺，当这些枝晶长得足够大，刺穿隔离材料并触及另一端的电极时，电池就会短路，并可能着火。
事实证明，解决方案是不要使用锂金属，而是使用夹在其他金属层之间的锂离子。本质上，离子可以结合到某些金属晶体结构中的特定位置，以整齐的方式储存起来。锂离子在放电时从正极移动到负极，在充电时又反向移动以恢复其电势。
但事实证明，有些材料比其他材料更能储存锂离子。是德克萨斯大学奥斯汀分校的约翰·B·古迪纳夫发现了另一种，性能好得多的材料：氧化钴。他的电池电压是惠廷厄姆电池的两倍。
这一进步极大地提高了正极的效率，但负极仍有改进空间。日本名城大学的吉野彰将这项技术推向了最终阶段。他发现石油焦，一种来自石油工业的含碳副产品，作为负极效果极佳，并且由此产生的电池比以前的版本安全得多。锂是一种极易发生反应的元素，因此早期用它制造的电池在受力时可能会着火或爆炸。吉野彰的发明即使被巨大的铁块击打也不会发生任何可怕的事情，这使其适合用于消费品。（你能想象如果你的手机每次掉落都有爆炸的风险吗？）
1991年，第一批锂离子电池在日本的电子产品中投入使用，此后基本保持不变。大多数正极现在使用磷酸铁而不是氧化钴，以使其更环保，但负极仍然是碳基的。全球研究人员一直在不断寻找新颖、更好的材料来制造能量密度更高的电池，但到目前为止，锂仍然是明显的领导者。
看到一个成功的故事源于研究人员之间如此清晰的、层层递进的改进，这是罕见而美好的。诺贝尔奖常常因宣扬“孤胆英雄”式的科学突破神话而受到批评，而现实是，大多数重要的研究都是经过多年反复试验的结果——以及许多人的共同努力。该奖项在代表它所声称认可的领域方面仍然远远不够，尤其是在奖励有色人种和女性工作方面。但至少今年，委员会在某种程度上凸显了科学是迭代的这一事实。“这表明了跨代、跨行业和学术界合作的力量，”查彭蒂耶说。“细节决定成败，而这三位获奖者付出的努力、耐心和洞察力是卓越的。”
