鋰電領(lǐng)域喜獲諾獎 動力電池仍需奮進
作為鋰電領(lǐng)域的從業(yè)者，小編昨天晚上像過年了一樣，朋友圈、微信群、微博都被諾爾貝化學(xué)獎刷屏。北京時間2019年10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布將“2019年諾貝爾化學(xué)獎”授予美國化學(xué)家約翰·B·古迪納夫（John B. Goodenough）、M·斯坦利·威廷漢（M.Stanley Whittingham）和日本化學(xué)家吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他們在鋰電池領(lǐng)域的貢獻。全球科學(xué)界最高獎項頒給三位鋰電領(lǐng)域科學(xué)家，既是對鋰電領(lǐng)域的高度認(rèn)可，也將激勵更多的鋰電人砥礪前行。
諾貝爾評獎委員會表示，三人的研究使鋰離子電池的使用方式更加穩(wěn)定，從而開啟了電子設(shè)備便攜化進程，為打造一個無線互聯(lián)的社會奠定基礎(chǔ)。
能源賽道上的三位接力賽跑者
如何減少對傳統(tǒng)化石燃料依賴、解決能源危機，這是上世紀(jì)70年代初的石油危機爆發(fā)時科學(xué)家們前行的動力，引發(fā)了電化學(xué)儲能技術(shù)的廣泛研究。其中包括發(fā)現(xiàn)過渡金屬氧化物作為新型陰極材料、推出首款可充電鋰電池原型樣品的M·斯坦利·威廷漢，發(fā)現(xiàn)更適合的陰極材料、并且令電池能更安全、輸出電能更多的約翰·B·古迪納夫，以及優(yōu)化鋰電池性能、與約翰·B·古迪納夫合作將學(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)的吉野彰。
M·斯坦利·威廷漢：20世紀(jì)70年代，時為賓漢姆頓大學(xué)化學(xué)教授的M·斯坦利·威廷漢在紐約起草了鋰電池的初始設(shè)計方案，采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成了首個新型鋰電池。作為鋰離子電池的開拓者，M·斯坦利·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，今年終如愿。
在鋰離子電池的研究中，正負(fù)極材料的研發(fā)，是鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵所在，而約翰·B·古迪納夫為現(xiàn)在商業(yè)化正極材料的發(fā)展做出了卓越的貢獻。
約翰·B·古迪納夫：目前所商用的鋰電池正極材料幾乎全由他率先提出、研究發(fā)明，包括鈷酸鋰、錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。作為鈷酸鋰和磷酸鐵鋰等正極材料的發(fā)明人，古迪納夫在鋰離子電池領(lǐng)域聲名卓著，是名副其實的“鋰離子電池之父”。
吉野彰：1983年吉野彰研制出了世界上第一個可充電鋰離子電池的原型。這一成果不僅加速實現(xiàn)了電子設(shè)備的輕量化，讓手機和電腦快速普及，更是讓安全、穩(wěn)定、高能量密度的電動汽車成為可能。
諾獎評選委員會在頒獎詞中寫到：“吉野彰成功地從電池中去除純鋰，而完全以鋰離子代替，而后者的安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于純鋰，使得鋰電池得以走向?qū)嶋H應(yīng)用。”
值得一提的是，約翰·B·古迪納夫今年已經(jīng)97歲高齡，他同時還是至今為止諾貝爾獎的最年長獲獎?wù)摺Ｔ讷@得諾爾貝化學(xué)獎之前，2013年他獲得了美國總統(tǒng)奧巴馬授予的美國國家科學(xué)獎?wù)拢?009年，獲得了費米獎；此外，也有獎項以 Goodenough 命名，2009年起英國皇家化學(xué)學(xué)會每年在材料化學(xué)領(lǐng)域頒發(fā)“John B. Goodenough獎”。但古迪納夫并沒有因為獲得的一系列榮譽安享晚年。這位30歲才開始攻讀博士，58歲發(fā)明鈷酸鋰電池，75歲以磷酸鐵鋰電池再次改變世界的人，90歲又開始研究全固態(tài)電池。
事實上，在鋰電池出現(xiàn)之前，其他類型的存儲電池如鉛酸蓄電池已大量應(yīng)用。但與其他商業(yè)化的可充放電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬和安全可靠等優(yōu)點，當(dāng)前已成為最主要的電池產(chǎn)品。
今天，鋰電池已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫瑥闹悄苁謾C、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機、電動工具到電動汽車，鋰離子電池已經(jīng)無處不在，這正是得益于前輩們的努力。當(dāng)前，鋰電池正在汽車領(lǐng)域扮演新的重要角色。電動汽車對鋰電池有著更高的要求，如能量密度、安全性能、充電速率需要繼續(xù)提升，動力電池循環(huán)次數(shù)有待進一步增加等，這些仍需要更多的鋰電科研人員繼續(xù)努力，為承接能源變革，改善生態(tài)環(huán)境，建造更加美好、高效、清潔的未來而奮進。
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