中國儲能網(wǎng)訊：當(dāng)?shù)貢r間10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家約翰·B·古迪納夫和M·斯坦利·威廷漢，以及日本科學(xué)家吉野彰，以表彰他們?yōu)殇囯x子電池發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)。
2019年諾貝爾化學(xué)獎新聞發(fā)布會現(xiàn)場 新華社 鄭煥松攝
“他們創(chuàng)造了一個可充電的世界。”諾貝爾獎官網(wǎng)上這樣介紹他們。2019年，鋰電池研究終于等來了諾貝爾獎。這種重量輕、可充電、功能強(qiáng)大的電池，在現(xiàn)代社會得到廣泛應(yīng)用，例如手機(jī)、筆記本電腦、電動汽車等，鋰離子電池的身影隨處見到。
01、三位年長的獲獎?wù)?/strong>
作為著名的固體物理學(xué)家，古迪納夫是美國得州大學(xué)奧斯汀分校的機(jī)械工程和材料科學(xué)教授，他是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，鋰離子電池的奠基人之一，通過研究化學(xué)、結(jié)構(gòu)以及固體電子/離子性質(zhì)之間的關(guān)系來設(shè)計新材料，解決材料科學(xué)問題。97歲的高齡也使他成為迄今為止諾貝爾獎的最年長獲獎?wù)摺?
77歲的威廷漢是一位化學(xué)教授，目前是美國紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)材料研究所和材料科學(xué)與工程專業(yè)的主任。作為鋰離子電池的開拓者，威廷漢一直被媒體預(yù)測為諾貝爾化學(xué)獎熱門人選，科學(xué)界對他奪得諾貝爾化學(xué)獎的呼聲一直很高。
71歲的吉野彰是一位日本化學(xué)家，現(xiàn)任旭化成公司研究員、名城大學(xué)教授。他是智能手機(jī)、電動汽車等所使用的現(xiàn)代鋰離子電池的開發(fā)者。諾貝爾化學(xué)獎消息公布后不久，日本首相安倍晉三發(fā)推特，祝賀吉野彰獲獎。安倍晉三在推文中寫道：“恭喜吉野博士獲得諾貝爾化學(xué)獎。鋰離子電池在手機(jī)等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，改變了世界每一個人的生活。我為此感到驕傲。期待您今后取得更大成就?！?
02、鋰電池研發(fā)接力賽
鋰離子電池給人類帶來了巨大的好處，使電腦、手機(jī)、電動汽車以及太陽能和風(fēng)能的儲存等成為可能。那么，它是如何發(fā)展至今呢？讓我們先回到50年前，回到鋰離子電池最初的時代。
20世紀(jì)中期，汽車排放的廢氣使得大氣污染日益嚴(yán)重，同時人們認(rèn)識到石油是不可再生能源，這一切給汽車制造商和石油公司敲響了警鐘。為了使得業(yè)務(wù)多樣化，石油巨頭?？松毒拶Y招募能源領(lǐng)域的重要研究員，對一些潛在技術(shù)進(jìn)行研究。
20世紀(jì)70年代，供職于埃克森公司的威廷漢采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成首個鋰離子電池。這種電池具有很大的電勢，也具有巨大的潛力。埃克森公司看到商機(jī)，決定借此開發(fā)一種具有商業(yè)可行性的電池。1976 年，埃克森公司申請了鋰電池發(fā)明專利。不過，金屬鋰過于活躍，隨著鋰電池被反復(fù)充電，電池出現(xiàn)短路并引起多次爆炸事件。再加上80年代初石油價格突然顯著下降，為了削減成本?？松緯和Ａ讼嚓P(guān)研究，威廷漢的技術(shù)被授權(quán)給其他公司。
?？松痉艞壍难芯坑晒诺霞{夫繼續(xù)。威廷漢的電池可以產(chǎn)生略高于2V的電壓，但古迪納夫發(fā)現(xiàn)，在陰極中使用鈷酸鋰材料的電池所產(chǎn)生的電壓可以達(dá)到4V。這是一個重要的突破，1980年古迪納夫?qū)ν夤剂诉@項全新的、高能量密度的陰極材料，由此產(chǎn)生了世界上第一個可以給大型復(fù)雜設(shè)備供電的鋰離子電池，質(zhì)量遠(yuǎn)超當(dāng)時市場上其他電池。
由于油價下降，西方國家對于電池及替代能源的研究熱情也開始下降，但在日本，電子公司希望找到輕量、可反復(fù)充電的電池，以用于攝像機(jī)、無線電話機(jī)、計算機(jī)等。吉野彰選擇古迪納夫的鈷酸鋰作為陰極，運(yùn)用聚乙炔開發(fā)陽極，于1983年制出第一個商業(yè)上可行的可充電鋰離子電池的原型。1985年徹底消除金屬鋰，完全基于鋰離子，這讓電池的使用更加安全可行。至此，科學(xué)家們?yōu)殇囯x子電池的商用打好了基礎(chǔ)。1991年索尼率先生產(chǎn)這種商業(yè)化可充電鋰離子電池，一夜之間轟動全球，索尼也借此一躍成為行業(yè)老大。
03、期待更多開拓性成果
鈷酸鋰也使得古迪納夫一躍成為炙手可熱的化學(xué)家，但他并未停止研究，穩(wěn)定性和高成本始終是鈷酸鋰的攔路虎。1997年，75歲高齡的古迪納夫開發(fā)出了低成本的磷酸鐵鋰陰極材料,加快了鋰離子電池的商業(yè)化。之后，為了提高動力電池的安全性和穩(wěn)定性，古迪納夫又投入到全固態(tài)電池的研究工作中。
此次諾貝爾化學(xué)獎的三位得主均享有“鋰電池之父”的美譽(yù)，而多年來，鋰電池的研究也一直被關(guān)注諾貝爾獎的各方看好，此次獲獎也是眾望所歸，鋰電池的地位和貢獻(xiàn)得到肯定。此外，隨著汽車行業(yè)電動化浪潮愈演愈烈，鋰電池的地位也水漲船高，大量資金和研究人員匯聚其中，或許有望在不久的將來呈現(xiàn)更多開拓性成果。
