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已经“足够好”,锂电池终于等到诺贝尔

2019-11-23 07:36:06
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张格伦,《科学技术日报》记者

每年诺贝尔化学奖颁布前夕,他的名字都会被列入“预测获奖者名单”。每年颁奖后,人们总是会问——为什么今年不是他?约翰·b·古德托(John b . good tower)的姓氏非常有趣,在中文里翻译成“good tower”,但他在化学奖圈里几乎就是村上春树。经过多年的“与他同行”,每个人都认为他应得的,但直到今年他才得到。

2019年,诺贝尔化学奖最终授予锂电池领域。美国科学家约翰·古德托(John B. Goodenough)、英美科学家斯坦利·惠廷翰(m. stanley whittingham)和日本科学家阿基拉·吉野(akira yoshino)分享了该奖项。

古德托和他的中国学生黎恩能源科技有限公司总裁戴翔(右)提供了图片。

古德布尔今年97岁,他也创下了最老诺贝尔奖获得者的新纪录。

“够好”爷爷的获奖感言

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视频:戴翔

古德说,这真是一个惊喜!我只能说今天是多么不同寻常的一天。我很高兴能够参加诺贝尔奖,这样我就能获得这样的荣誉。

他们发现的材料仍然是主流。

如果没有锂电子电池,你出去的时候必须为手机准备一打镍镉电池,以防手机打了几个电话后罢工。

锂离子电池能量密度高,使用寿命长,无记忆效应。凭借这些优势,它已经渗透到人类生活的方方面面。

目前,最常见的锂电池具有由钴酸锂制成的正极和由碳制成的负极。从1991年商业化至今,锂电池的主流正极和负极材料没有太大变化上海科技大学材料科学与技术学院助理研究员刘伟说。

惠汀汉姆锂电池

当然,商业化之前还有一段漫长而崎岖的路要走。第一个斯坦利·维廷汉姆(Stanley Wittingham)起草了锂电池的初步设计,以硫化钛为正极材料,锂金属为负极材料——这被证明是一种可充电电池。

然而,已经发现使用锂金属作为负极是不安全的。这个问题的解决方案在于避免电极中出现金属锂。古德托团队提出并发现了一种层状氧化物阳极材料,钴酸锂。"这种材料仍然用于我们的主流消费电子产品中."中国科学院物理研究所研究员李红说。

古德伊尔锂电池

1997年,古德托已经75岁了。他和他的团队开发了另一种更稳定、更安全的正极材料磷酸铁锂,这是目前电动车、电动公交车、电动船舶、大型储能、通信基站、数据中心等电池的主流材料。"他对锂电池的阴极材料做出了开创性的贡献."李红强调。古德托的许多学生也继续拓展锂电池领域,为正极材料和电解质材料的发展做出了突出贡献。“他应该获得诺贝尔奖,”李红说。"他早就应该得到它了。"

然而,具有正极和负极材料并不意味着可以使用电池。有人需要将所有这些材料整合到可用的设备中。

日本名古屋市的旭化成(Asahi kasei)在研究人员和美州大学的秋叶与谢野馨教授的带领下,制造出了现代商用锂电子电池的第一台样机。1991年,索尼率先将其真正商业化。

吉野昭夫的锂电池

吉野·阿基拉也分享了今年的诺贝尔奖。“原始创新不一定只出现在大学实验室。当基本概念提出时,工程技术的创新突破也是实际应用的关键。因此,为基础科学的发展奠定基础并在促进技术创新和技术进步方面发挥关键作用的成就应在诺贝尔奖一级进行评估。”李红告诉《科学技术日报》记者。

它已经“足够好”,甚至可以更好

如今,很少有人能说他们不能离开锂电池。它的发明支持了人类社会高科技的不断发展。

事实上,大量的科学家和工程师从锂电池的早期概念就对其商业化和持续发展做出了贡献。获得诺贝尔奖的三个人取得了最突破性的成就。“该奖项授予这三位杰出的科学家,这是对锂电池对人类社会技术进步的贡献的认可,也是对所有为这一领域的发展做出贡献的科学家和工程师的认可。锂电池的影响将在未来继续。”李红说。

现在研究人员也在开发新的阳极和阴极材料,但是它们还不够主流。“毕竟,找到新材料并加以应用并不容易,而且需要很长时间。”刘伟说。

她说,现在更好的发展方向是固态锂电池,这种电池预计会有更好的性能和更安全。传统锂电池使用液体电解质,容易燃烧。这个问题可以通过用固体代替来解决。所有国家都在大力发展这一方向,但固态锂电池仍处于实验室探索和初步商业化阶段。

good tower仍处于其开创性领域的前沿,也在对全固态电池进行研究。是的,他仍然活跃在研究领域。最近,古德托还在杂志上发表了一篇文章,回顾了可充电锂电池的历史。

锂电池技术也在进一步发展。

李红说,研究人员和工程师正在努力使目前的锂离子电池具有更高的能量密度,更快的充放电速度,更安全和更长的寿命。总之,各种创新的方法被用来改善和优化锂电池的性能,从而使它们可以用于越来越广泛的场景中,也可以在更极端的条件下发挥作用。

三位获奖者是锂电子电池领域最早的一批科学家和工程师。越来越多的后来者开始前进。

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