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终于拿到了!“足够好”老爷子等三科学家获得2019年诺贝尔化学奖

2019年10月9日,新一届诺贝尔化学奖揭晓,在“发现锂离子电池”中做出卓越贡献的三位科学家分享了这一科学界的顶级荣誉,他们是:德州大学奥斯汀分校的“足够好”老爷子——John B. Goodenough教授、宾汉姆顿大学的M. Stanley Whittingham教授和旭化成公司的吉野彰(Akira Yoshino)博士。

John B. Goodenough教授、M. Stanley Whittingham教授和吉野彰博士


John B. Goodenough,1922年出生于德国,1952年在美国芝加哥大学拿到博士学位。目前任职德州大学奥斯汀分校工程系主任,近百岁的老爷子仍然活跃在科研第一线。


M. Stanley Whittingham,1941年生于英国,1968年从英国牛津大学博士毕业,随后在美国纽约州立大学宾汉姆顿大学任教授。


吉野彰(Akira Yoshino),1948年出生于日本。2005年才在日本大阪大学拿到博士学位。日本旭化成公司名誉研究员,名城大学教授。值得一提的是,吉野彰获得诺奖的绝大部分工作,都是在获得博士学位之前完成。


锂离子电池拿诺贝尔奖很正常,不拿才不正常。千千万万读者正在浏览本文的手机里面,都有一颗奔腾的锂电池之心。除此之外,只要涉及到储能、充放电的领域,目前几乎都有锂离子电池的身影。诺奖官方的评价很有意思,也很中肯,“They created a rechargeable world”。


关于锂离子电池的原理,这个化学材料界的从业者几乎都知道,这里就不多讲了,只是简要说说几位获奖者的核心贡献。



锂离子电池的基础是在1970年代的“石油危机”期间奠定的。Stanley Whittingham尝试开发无需依赖化石燃料的能源技术,他发现了一种新材料——二硫化钛——并将其用作锂电池的正极,这种材料有个有意思的性质,在分子水平上具有可以容纳锂离子的空间(嵌锂)。这可以说是后来一切锂离子电池的基础。不过当时所用的负极材料部分是金属锂,电池电压超过2伏,但由于金属锂反应性太高,导致电池很不稳定,极易爆炸,无法广泛使用。


John Goodenough预测,如果使用金属氧化物而不是金属硫化物制成正极,则正极将可能提供更高的电压。经过系统研究和艰苦的筛选,他在1980年证明了嵌入了锂离子的氧化钴(即钴酸锂)可以产生高达4伏的电压。


吉野彰以Goodenough的正极材料为基础,于1985年构建了首个商业上可行的锂离子电池。他没有在负极中使用活泼的金属锂,而是用了石油焦,这种碳材料一样可以容纳锂离子。


至此,锂离子电池具有了当时其他电池无法比拟的机理优势——锂离子电池的充放电并不依靠分解电极的化学反应,而是仅需锂离子在负极和正极之间的来回流动。在实际使用中,锂离子电池重量轻、耐用、价格相对低廉、寿命长,也有着相当巨大的优势。


此后众多科研界和产业界的研究者共同努力,锂离子电池终于在1991年首次进入市场,并且逐步占领市场直至今天。


可以说,没有锂离子电池,就没有我们如今的移动互联。


笔者觉得,这个诺奖还来的有点晚了,很庆幸“足够好”老爷子还足够硬朗,能撑到得奖的这一天。


各位志在诺奖的读者朋友,健康的身体才是一切啊!


注:以上内容部分编译自诺贝尔奖官方网站,图片等内容版权归属于Nobelprize.org

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/


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