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最年長諾獎得主誕生,2019年諾貝爾化學獎揭曉,鋰電池研究終獲獎

2019年10月9號下午,諾貝爾化學獎授予了對鋰電池的發明做出傑出貢獻的三位科學家,分別是:約翰·B·古迪納夫( John B. Goodenough)、M·斯坦利·威廷漢(M. Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino)。表彰他們在電池領域做出的傑出貢獻。

鋰電池簡史

本次也誕生了諾貝爾獎史上最年長的獲獎者:97歲的約翰·B·古迪納夫。他被譽為鋰電池之父。

他出生於1922年,要知道那個時代可是愛因斯坦,波爾,海森堡等人叱吒風雲的時代。也就是在那個時代,科學家揭開了微觀世界的面紗,量子力學取得了長足的發展。

古迪納夫就是在這樣的環境下成長,後來,二戰爆發,古迪納夫加入了美國的空軍,不過他沒有做飛行員,而只是在一個海島上收集氣象數據。30歲,他才開始讀博,雖然看起來有點晚了,但是他的導師卻是大牛:物理學家齊納。

博士畢業之後,他來到了麻省理工的的林肯實驗室,就是在這裡,他接觸到了電池。不過,那個時候用的還不是鋰電池。

1976年,古迪納夫成為了牛津大學的無機化學實驗室主任,當時他打算研究鋰電子。可是,他晚了一步,英國化學家威廷漢已經發明了鋰電池。不過,威廷漢發明的鋰電池很容易發生爆炸。他採用的是硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料。(威廷漢也是此次獲獎的三位科學家之一。)

得知這個消息,古迪納夫並沒有放棄鋰電池的研究,他相信自己可以發明更好的鋰電池,經過反覆的實驗和理論計算。1980年,古迪納夫和日本科學家水島公提出了鋰電池的正極材料可以選用鈷酸鋰(LiCoO2)。

這個用法可以使得爆炸發生的概率大幅度降低,安全性大幅度提高。後來,古迪納夫繼續研究,他們發現,錳尖晶石同樣也是非常優良的正極材料,它所具有的安全性要比使用鈷酸鋰(LiCoO2)還要好。

在1982年,兩位科學家R.R.Agarwal和J.R.Selman提出可以利用鋰離子嵌入石墨的特性來製作充電電池。後來,貝爾實驗室第一個鋰離子石墨電極。

日本科學家吉野彰也一直在研究鋰電池的問題。當他看到古迪納夫的論文之後,從中得到了許多靈感。他利用鈷酸鋰(LiCoO2)、鋰和氧化鈷的化合物開發陰極材料,用聚乙炔開發陽極。到了1985年,吉野彰提出了世界上第一個可充電鋰離子電池的原型,並初步實現了商業化。在吉野彰的設計中,鈷酸鋰被作為陰極,可以根除電池中的金屬鋰。(吉野彰也是此次三位諾獎得主之一。)

到了1989年,古迪納夫和A.Manthiram發現了採用聚電解質,比如說:硫酸鹽。可以產生更高的電壓,其背後的原因是聚電解質的電磁感應效應。

從這時候,鋰電池就邁入了商業化的進程,並且開始成為了我們生活中最常用的充電電池,我們手機當中所用的電池就是鋰電池。

古迪納夫已經90多歲,但他還一直持續不斷地在研究電池相關方面的研究,他一直在追求能夠研發出高能量密度、高安全性的電池。

以上就是本次諾貝爾化學獎的相關解讀,再次感謝三位科學家對於鋰電池的傑出貢獻,正是他們的努力,讓我們能夠使用到安全的固態電池。

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