中國儲能網(wǎng)訊：當?shù)貢r間10月9日，瑞典皇家科學院宣布，將2019年諾貝爾化學獎授予美國科學家約翰·B·古迪納夫和M·斯坦利·威廷漢，以及日本科學家吉野彰，以表彰他們?yōu)殇囯x子電池發(fā)展所做出的貢獻。
2019年諾貝爾化學獎新聞發(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、功能強大的電池，在現(xiàn)代社會得到廣泛應用，例如手機、筆記本電腦、電動汽車等，鋰離子電池的身影隨處見到。
01、三位年長的獲獎者
作為著名的固體物理學家，古迪納夫是美國得州大學奧斯汀分校的機械工程和材料科學教授，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、結(jié)構以及固體電子/離子性質(zhì)之間的關系來設計新材料，解決材料科學問題。97歲的高齡也使他成為迄今為止諾貝爾獎的最年長獲獎者。
77歲的威廷漢是一位化學教授，目前是美國紐約州立大學賓漢姆頓大學材料研究所和材料科學與工程專業(yè)的主任。作為鋰離子電池的開拓者，威廷漢一直被媒體預測為諾貝爾化學獎熱門人選，科學界對他奪得諾貝爾化學獎的呼聲一直很高。
71歲的吉野彰是一位日本化學家，現(xiàn)任旭化成公司研究員、名城大學教授。他是智能手機、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獎。鋰離子電池在手機等多個領域得到應用，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、電動汽車以及太陽能和風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世紀中期，汽車排放的廢氣使得大氣污染日益嚴重，同時人們認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)務多樣化，石油巨頭埃克森投巨資招募能源領域的重要研究員，對一些潛在技術進行研究。
20世紀70年代，供職于?？松镜耐h采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，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，決定借此開發(fā)一種具有商業(yè)可行性的電池。1976 年，?？松旧暾埩虽囯姵匕l(fā)明專利。不過，金屬鋰過于活躍，隨著鋰電池被反復充電，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研究，威廷漢的技術被授權給其他公司。
?？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雜設備供電的鋰離子電池，質(zhì)量遠超當時市場上其他電池。
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、可反復充電的電池，以用于攝像機、無線電話機、計算機等。吉野彰選擇古迪納夫的鈷酸鋰作為陰極，運用聚乙炔開發(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，科學家們?yōu)殇囯x子電池的商用打好了基礎。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。
此次諾貝爾化學獎的三位得主均享有“鋰電池之父”的美譽，而多年來，鋰電池的研究也一直被關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。
