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97岁的诺贝尔奖得主,50年的接力赛

2019-10-12  来自: 化工仪器网 浏览次数:40


大约十年前,智能手机开始进入市场,十年后,智能手机已经成为了大多数人必不可少的随身设备。而在智能手机飞速发展的历程中,锂电池的作用功不可没。


体积小巧,质量轻,可充电等优势,锂离子电池被广泛应用于智能手机、笔记本电脑、电动汽车等,遍布我们生活的各个角落。此外,锂离子电池还被广泛用于其他可再生能源的储存,比如太阳能和风能,从而有力减少了温室气体排放。


2019年的诺贝尔化学奖,颁发给了三位为锂离子电池做出杰出贡献的科学家,分别为美国科学家约翰·古迪纳夫(John B.Goodenough)、英国科学家斯坦利·维丁汉姆(Stanley Whittingham)以及日本科学家吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他们在锂离子电池方面的研究成果。

 


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图片来源:诺贝尔官网


关于锂离子电池的研究,是一场跨越了近五十年的接力赛。


今天的锂离子电池的设计基础是在1970年代的石油危机期间奠定的。当时,供职于能源企业埃克森的Whittingham,起草了锂电池的初始设计方案,采用硫化钛作为阴极材料,金属锂作为阳极材料,制成了首 个新型锂电池。


到了1980年,另一名诺贝尔奖获得者Goodenough,发现钴酸锂作为锂电池的阴极材料,可以产生更高的电压,达到了4V——正如颁奖词中所说,“将锂电池的电势翻了一番”。


在此基础上,吉野彰在1985年用碳材料石油焦代替金属锂作为阳极。因为锂离子电池中不再有纯锂,所以其安全性远远超过之前的锂金属电池。索尼公司看到这个电池的商业价值,将它应用于早期的移动电话中。

 

电子产品革命至此开始,并且远没有结束。


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John B.Goodenough


在这场锂电池接力赛中,应当着重介绍的,就是“锂电池之父”,97岁的诺贝尔化学奖获得者约翰·古迪纳夫(John B.Goodenough)。


Goodenough在54岁的年纪开始做电池,57岁找到了钴酸锂材料,因为牛津有65岁强制退休政策,所以赶在64岁的时候跑去了得克萨斯,继续科研直到今天。后来做出的锰酸锂电池在许多电动车里使用。


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在Goodenough当年实验室门外竖起的牌匾,用于纪念钴酸锂的发现


1997年,75岁的Goodenough带领的研究团队发现了新的正极材料——磷酸铁锂。没有重金属元素的磷酸铁锂是目前很安全的正极材料,对人体完全无害,而且还很大地提高了锂离子电池的稳定性,降低了成本。


John B.Goodenough曾获2001年 Japan Priz e,2009年 Fermi Award,2011年美国国家科学奖章,和2014年Charles Stark Draper Priz e,在诺 奖上,却屡次陪跑。但是他却说:有些人就像是乌龟,走得慢,也找不着路,但它却能够一直不停地爬下去。


终于,2019年,97岁的John B.Goodenough,获得了诺贝尔化学奖,成为目前高龄的获奖者。不过Goodenough并不打算退休,而是继续在锂离子电池的新领域——全固态电池中摸索前行,期待寻找到下一个“超级电池”。


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