2019年諾貝爾化學獎，授予了三位「為鋰電池作出巨大貢獻」的科學家，分別是約翰·B·古迪納夫（John B.Goodenough）、M·斯坦利·威廷漢（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino）。
三位並非是共同工作研究，而是作為鋰電池奠基者、鋰電池改造者和鋰電池優化者在各處單獨進行鑽研。目前生活中所不可或缺的種種電子產品都離不開他們的功勞，無論是手機、電腦、相機還是電動汽車，都是基於鋰電池技術的成熟才得到快速的發展。
電池簡史
要想了解他們的貢獻，得先了解一下電池發展裡程。
電池的基本原理即是用「活性較高」的金屬材料製作陽極（即負極-），而用較為穩定的材料製作陰極（即正極+），陽極材料由於庫侖力的原因丟失電子（氧化反應），流向陰極使其獲得電子（還原反應），而電池內部（電解液）則發生陰極的陰離子流向陽極與陽離子結合，由此形成迴路，產生電能。
也正是因為這種流動本質上是化學反應，所以遵循能量守恆定律。如果對外部用電器（手機、相機等耗電物品）做功了，也就意味著反應產生的能量被用電器「吸收」了，達到相對的平衡。如果沒有用電器，但是迴路接通，就意味著能量無處可用，將會變成熱能，且速度非常快，因為電子移動的速度與光速相同，也就是為什麼電池發生短路時會劇烈發熱甚至燃燒爆炸。
一旦電池內部化學能量消耗完畢，則電池就沒用了。所以可充電的電池，即是能夠通過外部通電將內部的化學反應「還原」（歸位），也就需要選擇特別的材料和設計，能夠「完美」恢復原樣，使得電池重新獲得化學能量。
（伏特堆電池，圖來自Visual Capitalist）
1799年，義大利物理學家Alessandro Volta發明了第一款電池（Vlotaic Pile 伏特堆），他利用鋅片（陽極）和銅片（陰極）以及浸溼鹽水的紙片（電解液）製成了電池，以證明了電是可以人為製造出來的。
（丹尼爾電池，圖來自Visual Capitalist）
大約40年後，以為英國化學家John Frederic Daniell通過變換電池形式，解決了伏特堆放電時產生的氫氣氣泡問題（由於發生化學反應產生了氫氣，從而導致電池內部接觸不良），此時電池可以達到1V電壓。
（鉛酸電池，圖來自Visual Capitalist）
1850年，法國物理學家Gaston Planté發明了鉛酸電池（陽極為鉛、陰極為鉛氧化物、硫酸溶液為電解質），利用鉛不僅僅做到了極低的成本，還能夠提供12V的電壓，且能夠充電循環使用。這類電池被廣泛使用，車載蓄電池、早期電動車等都採用這類電池，截止2014年，全球約售出了4470萬塊鉛酸電池。
（鎳鎘電池，圖來自Visual Capitalist）
1899年，瑞典人Waldemar Jungner發明了鎳鎘電池（鎳為陰極、鎘為陽極，採用液體電解液），也就是小時候經常會用到的隨身聽、四驅車所用的充電電池，為現代電子科技打下了基礎。不過這類電池有個巨大的缺點，也就是老一輩人經常會告訴你充電池必須用完才能充電的原因，由於其化學特性的原因，如果未用完電量就充電，會發生「鎘中毒」現象，導致電池「記憶」了「最低電量」，導致下次充滿電量縮小，所以漸漸就被市場淘汰了。
（鹼性電池，圖來自Visual Capitalist）
1950之後，加拿大工程師Lewis Urry發明了現在非常常見的鹼性電池（鋅為陽極、鎂氧化物為陰極，氫氧化鉀為電解液，也就是鹼性電池名字來源），就是平時生活中常用的一次性電池，絕大多數都是不可充電的，當然也有特殊設計的鹼性電池能夠充電，甚至還能夠通過按壓電池表面顯示當前電量。全球售出超過100億顆。
（鎳氫電池，圖來自Visual Capitalist）
1989年，第一款商業鎳氫電池問世（陽極為金屬氫化物或儲氫合金、陰極為氫氧化鎳），耗時超過20年研發，由戴姆勒-奔馳和德國大眾贊助。通過新的配方，鎳氫電池相較於鎳鎘電池提高了能量密度，並且汙染減少。更重要的一點，鎳氫電池沒有「記憶效應」，所以不必像鎳鎘電池一樣擔心使用問題。除了大量被使用於數碼產品之外，還被早期的豐田Prius混動車所採用。
（鋰離子電池，圖來自Visual Capitalist）
1991年，索尼公司推出了第一款商業鋰離子電池（陽極為石墨，陰極為鋰化合物，電極液為鋰鹽溶於有機溶劑），由於鋰電池的高能量密度和配方不同能夠適應不同使用環境的特點，被現在廣泛使用。
（左側縱向為電流、右側為單位功率、橫向為能量密度）
上述多種電池歷經200年歷史才走到鋰電池階段，其目的就是為了更為輕便、小巧、能量更高，期間很多人為此付出了巨大的努力。
諾貝爾化學獎
鋰元素是由Johan August Arfwedson於1817年發現的。鋰的特性決定了它非常適合做高能量密度、高電壓的電池。
但是由於鋰活性過於高，所以遇到水或者空氣都可能發生劇烈反應以至於燃燒和爆炸，如何「馴服」它成為了電池發展的關鍵。此外，鋰作為陽極時無可厚非的了，但是如何尋找一種適合作陰極的材料成為了研究著正向追逐的目標。
（鋰遇到水發生劇烈反應）
1970年代爆發過一次石油危機，M·斯坦利·威廷漢（M. Stanley Whittingham）決定致力於研發新的能源科技擺脫石油的束縛。
M·斯坦利·威廷漢（M. Stanley Whittingham）
一開始他專注於研究超級導體，然而偶然發現了一種蘊含巨大能量的物質，可以作為鋰電池的陰極。
經過多年的實驗和研究，M·斯坦利·威廷漢最終採用用硫化鈦鋰（LixTiS2）作為鋰電池的陰極材料，金屬鋰作為陽極材料，製成了一款鋰電池。其電壓可達到2.5V，並且在幾乎不損失電量情況下循環1100次。但是，由於陽極材料中含有金屬鋰，而它活性太高，該電池非常不穩定，容易發生燃燒或爆炸情況。
（鋰枝晶現象）
那時，「大哥大」使用的就是這種電池，持有該技術的加拿大公司Moli Energy，將產品問世不到半年，就因為起火爆炸問題而全球召回，從此一蹶不振，後來被日本NEC公司收購。但NEC公司經過幾年的檢測和摸索，終於弄清楚了出現問題的主要原因，在使用過程，陽極材料金屬裡會發生「鋰枝晶」現象，使得陽極材料變形導致可能碰到陰極材料引起短路。雖然找到了原因，但卻遲遲不得解決辦法。
所以這款電池在商用研發的道路上，遇到了巨大障礙。
出現問題後，科學家們想起了1938年Rüdorff提出的理論，「離子轉移電池」方法（ion transfer cell configuration）。於是決定採用一種材料可以替代金屬鋰作為陽極材料——石墨，陽極材料的目的就釋放電子，而石墨的特性可以使電子儲存在碳元素之間，雖然石墨相較於金屬鋰活性（儲存電子能力）差一些，但是更加安全。
基於此發展，約翰·B·古迪納夫（John B.Goodenough）也在研究陰極材料的改善，他預測氧化鋰化合物比硫化鋰化合物要更為合適。
約翰·B·古迪納夫（John B.Goodenough）
在經過一系列的實驗研究後，1980年，古迪納夫想外界展示了鈷酸鋰（LixCoO2）作為陰極的鋰電池。
由於採用了石墨作為陽極，這款電池部分解決了「鋰枝晶」現象，防止了內部短路現象，又因為其陰極材料的選取，將電壓提高至4V（甚至可以達到5V），總體來說相較於威廷漢的鋰電池性能好很多、安全很多。
由於該思路過於前衛，又或者是Moli Energy的教訓太過於慘痛，當時沒有任何一家企業敢接古迪納夫的發明，甚至自己的母校牛津大學都不願意為其申請專利。但索尼公司伸出了橄欖枝，將其技術應用於生產，幫助索尼一躍成為鋰電池行業老大。
然而有一位科學家認為這還不夠，日本的吉野彰（Akira Yoshino）以古迪納夫的鋰電池為基礎，將陽極材料從石墨改為了石油焦。
吉野彰（Akira Yoshino）
雖然同為碳元素組成，但是以此達到了輕量化和耐久性。這款電池能夠充放電幾百次也不失去性能。
其實從古迪納夫開始，這兩種鋰電池已經不是化學反應產生的電能，而是「單純」的陰陽極之間的電子流動產生的，而這種能量純粹來自於外界充入的「過量」電子，存貯於兩極之間，用於做功，所以其實這兩款並不叫鋰電池，而是鋰離子電池（Lithium-ion）。
鋰電池的未來
從1991年鋰電池問世以來，已經經歷了很多的變化，但基本上都是基於上述三位的研究成果而來。從小處看，鋰電池為方便生活、豐富生活提供了可能，從長遠看，未來使用可持續能源，例如風電、水電、太陽能是趨勢，鋰電池作為儲能設備，能夠將這些能源保存起來，並在需要時候使用，使得發電裝置「去中心化」。
此外，隨著汽車逐漸開始「電動化」，鋰電池成為了汽車行業的「寵兒」。
車載鋰離子電池其使用特性與電子產品不同，例如手機電腦，其鋰離子電池設計之時考慮的就是「快速充電滿足日常使用，長期性能不必過度考量」。但電動汽車要求的是「多次循環性能不便、電量大、充電快」，其條件更為苛刻，在這其中其重要性是按順序排列的，循環耐久性是最重要、電量大和充電快差不多是一個量級。
所以對於電動汽車而言，其鋰離子電池的要求之高，使得各家廠商不斷再嘗試新材料或者新配方，以適應市場需求。
目前較多採用的方案無非兩種，NCA811（鎳鈷鋁鋰電池，數字代表比例）和NCM811（鎳鈷錳鋰電池），不過由於專利原因和其他因素，NCA只有特斯拉在採用，而NCM則是絕大多數廠商採用的方案。兩者各有利弊，NCA能量密度更高，但是NCM則更為安全。
未來隨著電動汽車的愈發普及，鋰電池技術或許將會成為各大車企「重新洗牌」的關鍵部分。而伴隨著全球可持續發展的趨勢，鋰電池的重要性也或許比肩於石油。
在諾貝爾獎頒發後的委員會成員採訪中，記者問道：「如果讓你30秒來描述鋰電池技術得獎的原因，你會怎麼說？」
回答中有一句話讓筆者印象深刻是：「鋰電池很可能會對未來的發展帶來巨大的影響，其技術落地和應用為人們帶來了福音，但雖然技術與應用結合對人類來說更有意義，但也正是這些科學家孜孜不倦的研究才為這些帶來了可能，古迪納夫是諾貝爾獎獲得者中最年長的一位，97歲，但他每天仍舊進入研究所鑽研電池技術……」
1997年，一方面由於鈷酸鋰結構在長時間時候後會發生「崩塌」，造成性能下降，另一方面鈷礦石非常昂貴，導致其成本太高。75歲的古迪納夫又發明出了「磷酸鐵鋰」材料的鋰電池，震驚了世界，此時他75歲。而當古迪納夫90歲之時，他又做出了另一個決定，研究全固態電池技術……
古迪納夫曾說過一句話：「我們有些人就像是烏龜，走得慢，一路掙扎，到了而立之年還找不到出路。但烏龜知道，他必須走下去。」
或許這些獲獎者的精神才是更為珍貴的財富吧。