关注丨锂电领域喜获诺奖 动力电池仍需奋进

原标题:关注丨锂电领域喜获诺奖 动力电池仍需奋进

导读

北京时间2019年10月9日,瑞典皇家科学院宣布将“2019年诺贝尔化学奖”授予美国化学家约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、M·斯坦利·威廷汉(M.Stanley Whittingham)和日本化学家吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他们在锂电池领域的贡献。

北京时间2019年10月9日,瑞典皇家科学院宣布将“2019年诺贝尔化学奖”授予美国化学家约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、M·斯坦利·威廷汉(M.Stanley Whittingham)和日本化学家吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他们在锂电池领域的贡献。全球科学界最高奖项颁给三位锂电领域科学家,既是对锂电领域的高度认可,也将激励更多的锂电人砥砺前行。

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诺贝尔评奖委员会表示,三人的研究使锂离子电池的使用方式更加稳定,从而开启了电子设备便携化进程,为打造一个无线互联的社会奠定基础。

能源赛道上的三位接力赛跑者

如何减少对传统化石燃料依赖、解决能源危机,这是上世纪70年代初的石油危机爆发时科学家们前行的动力,引发了电化学储能技术的广泛研究。其中包括发现过渡金属氧化物作为新型阴极材料、推出首款可充电锂电池原型样品的M·斯坦利·威廷汉,发现更适合的阴极材料、并且令电池能更安全、输出电能更多的约翰·B·古迪纳夫,以及优化锂电池性能、与约翰·B·古迪纳夫合作将学术成果转化到产业的吉野彰。

M·斯坦利·威廷汉:20世纪70年代,时为宾汉姆顿大学化学教授的M·斯坦利·威廷汉在纽约起草了锂电池的初始设计方案,采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成了首个新型锂电池。作为锂离子电池的开拓者,M·斯坦利·威廷汉一直被媒体预测为诺贝尔化学奖热门人选,科学界对他夺得诺贝尔化学奖的呼声一直很高,今年终如愿。

在锂离子电池的研究中,正负极材料的研发,是锂离子电池发展的关键所在,而约翰·B·古迪纳夫为现在商业化正极材料的发展做出了卓越的贡献。

约翰·B·古迪纳夫:目前所商用的锂电池正极材料几乎全由他率先提出、研究发明,包括钴酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂。作为钴酸锂和磷酸铁锂等正极材料的发明人,古迪纳夫在锂离子电池领域声名卓著,是名副其实的“锂离子电池之父”。

吉野彰:1983年吉野彰研制出了世界上第一个可充电锂离子电池的原型。这一成果不仅加速实现了电子设备的轻量化,让手机和电脑快速普及,更是让安全、稳定、高能量密度的电动汽车成为可能。

诺奖评选委员会在颁奖词中写到:“吉野彰成功地从电池中去除纯锂,而完全以锂离子代替,而后者的安全性远远优于纯锂,使得锂电池得以走向实际应用。

值得一提的是,约翰·B·古迪纳夫今年已经97岁高龄,他同时还是至今为止诺贝尔奖的最年长获奖者。在获得诺尔贝化学奖之前,2013年他获得了美国总统奥巴马授予的美国国家科学奖章;2009年,获得了费米奖;此外,也有奖项以 Goodenough 命名,2009年起英国皇家化学学会每年在材料化学领域颁发“John B. Goodenough奖”。但古迪纳夫并没有因为获得的一系列荣誉安享晚年。这位30岁才开始攻读博士,58岁发明钴酸锂电池,75岁以磷酸铁锂电池再次改变世界的人,90岁又开始研究全固态电池。

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事实上,在锂电池出现之前,其他类型的存储电池如铅酸蓄电池已大量应用。但与其他商业化的可充放电池相比,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽和安全可靠等优点,当前已成为最主要的电池产品。

今天,锂电池已经深入到我们日常生活的方方面面,从智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、电动工具到电动汽车,锂离子电池已经无处不在,这正是得益于前辈们的努力。当前,锂电池正在汽车领域扮演新的重要角色。电动汽车对锂电池有着更高的要求,如能量密度、安全性能、充电速率需要继续提升,动力电池循环次数有待进一步增加等,这些仍需要更多的锂电科研人员继续努力,为承接能源变革,改善生态环境,建造更加美好、高效、清洁的未来而奋进。

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