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“锂电池之父”获2019诺贝尔化学奖,锂电池发展再被聚焦!|
2019-10-17 03:18:40   来源:匿名   热度:3979   作者:佚名   阅读(4963次)
 

新华社郑焕松在2019年诺贝尔化学奖新闻发布会现场拍摄

"他们创造了一个可充电的世界。"诺贝尔奖官方网站是这样介绍他们的。2019年,锂电池研究最终获得诺贝尔奖。这种重量轻、可充电、功能强大的电池广泛应用于现代社会,如手机、笔记本电脑、电动车等。锂离子电池无处不在。

01

三名资深获奖者

资料来源:奥斯汀得克萨斯大学官方网站

作为一名著名的固体物理学家,古德是奥斯汀得克萨斯大学的机械工程和材料科学教授。他是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明者,也是锂离子电池的创始人之一。他通过研究化学、结构和固体电子/离子性质之间的关系来设计新材料和解决材料科学问题。这位97岁的老人也使他成为迄今为止最老的诺贝尔奖获得者。

图片来源:纽约州立大学,宾汉姆顿大学,官方网站

惠廷翰,77岁,化学教授,现任纽约州立大学宾汉姆顿大学材料研究所所长和材料科学与工程专业。作为锂离子电池的先驱,媒体预测威廷汉姆将成为诺贝尔化学奖的热门候选人。科学界一直对他获得诺贝尔化学奖直言不讳。

图片来源:徐化成公司官方网站

71岁的吉野·阿基拉是日本化学家。他目前是朝日华成公司的研究员和美乔大学的教授。他是智能手机、电动汽车等现代锂离子电池的开发者。诺贝尔化学奖宣布后不久,日本首相安倍晋三在推特上祝贺阿基拉·吉野获奖。安倍晋三在推特上写道:“祝贺吉野博士获得诺贝尔化学奖。锂离子电池已经被应用于手机等许多领域,改变了世界上每个人的生活。我为此感到骄傲。我们期待您在未来取得更大的成就。”

02

锂电池研发接力赛

锂离子电池给人类带来了巨大的好处,使得储存电脑、手机、电动车、太阳能和风能成为可能。那么,到目前为止它是如何发展的呢?让我们回到50年前锂离子电池的原始时代。

20世纪中叶,汽车排放的废气使空气污染越来越严重。与此同时,人们意识到石油是一种不可再生的能源。所有这些都给汽车制造商和石油公司敲响了警钟。为了实现业务多元化,石油巨头埃克森公司投入巨资招聘能源领域的关键研究人员来研究一些潜在的技术。

20世纪70年代,为埃克森公司工作的威廷汉姆(Wittingham)利用硫化钛作为阳极材料,锂金属作为阴极材料,制造了第一个锂离子电池。这种电池既有巨大的潜力,也有巨大的潜力。埃克森公司看到了商机,决定开发一种商业上可行的电池。1976年,埃克森公司申请锂电池专利。然而,金属锂过于活跃。当锂电池反复充电时,电池会短路并导致多次爆炸。加上20世纪80年代初油价突然大幅下跌,埃克森公司暂停相关研究以降低成本,威廷翰的技术被许可给其他公司。

埃克森公司放弃的研究继续在古德托进行。威丁厄姆的电池可以产生略高于2v的电压,但古德沃勒发现,在阴极使用钴酸锂的电池可以产生4v的电压。这是一个重要的突破。1980年,Goodtoy公司宣布了这种全新的高能量密度阴极材料,从而生产出世界上第一款能够为大型复杂设备供电的锂离子电池,其质量远远优于当时市场上的其他电池。

由于油价下跌,西方国家对电池和替代能源研究的热情也开始下降。然而,在日本,电子公司希望为照相机、无线电话、计算机等找到重量轻且可充电的电池。吉野·阿基拉选择古德伊尔的钴酸锂作为阴极,用聚乙炔研制了阳极。1983年,他制造了第一个商业上可行的可充电锂离子电池原型。1985年,基于锂离子的金属锂被完全淘汰,这使得电池的使用更加安全和可行。迄今为止,科学家们已经为锂离子电池的商业应用奠定了良好的基础。索尼在1991年率先生产了这种商用可充电锂离子电池,并在一夜之间引起了全球轰动。索尼也借此机会成为行业领导者。

03

期待更多开创性的成果

钴酸锂也让古德成为一名炙手可热的化学家,但他并没有停止研究。稳定性和高成本一直是钴酸锂的障碍。1997年,75岁的古德托开发了低成本的磷酸铁锂正极材料,加速了锂离子电池的商业化。在此之后,为了提高动力电池的安全性和稳定性,固特异被投入到全固态电池的研究工作中。

三位诺贝尔化学奖得主都享有“锂电池之父”的美誉。多年来,锂电池的研究也一直受到诺贝尔奖相关各方的青睐。该奖项也备受期待,锂电池的地位和贡献得到了肯定。此外,随着汽车工业电气化浪潮越来越强,锂电池的地位也在上升。大量的资金和研究人员聚集在其中,在不久的将来可能会有更多的开创性的成就。

文本:张冬梅编辑/格式:刘晓晔

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