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2019诺贝尔化学奖不仅表彰了锂电池,更是可重复利用能源研究

(作者是王淼,毕业于哈尔滨工业大学化学系,现任江苏大学材料科学与工程学院助理研究员)

北京时间10月9日17: 45,三位科学家宣布诺贝尔化学奖,分别是奥斯汀得克萨斯大学的约翰·古德托教授、宾汉姆顿纽约州立大学的斯坦利·惠特林汉姆教授和日本化学家吉野昭夫(akira yoshino),以表彰他们对锂离子电池发展的贡献。作为近年来获奖的热门人选,这三位科学家可以说“如预期的那样,当之无愧地”获奖。

这不仅肯定了三位科学家的科学贡献,也肯定了新能源在人类发展过程中的巨大贡献。这三位科学家分别实现了电池材料从金属锂到锂离子的转换,从一次性电池到可充电电池的飞跃,以及锂离子电池模型的建立,使得锂离子电池在日常生活中,特别是在电子行业中光彩夺目。

来自诺贝尔官方网站(https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/)

从智能手机到笔记本电脑,从电动自行车到电动汽车,锂离子电池作为一种广泛使用的能源供应单元已经深刻地改变了我们的生活方式。锂离子电池是一种二次电池(充电电池),主要由正极、负极、电解液和隔板组成。电池的充放电主要是通过锂离子在正极和负极之间的运动来实现的,也称为摇椅电池。具体而言,在电池充电过程中,锂离子由外部电势驱动从负极出来,并通过隔膜扩散到电解质中的正极。在放电过程中,锂离子从正极出现,并通过电解质中的隔板扩散到负极。

一方面,锂离子电池的发展开创了可充电电池,另一方面,电池的容量得到了极大的提高。它为提高人民生活水平和缓解能源危机做出了不可磨灭的贡献。正如获奖者之一约翰b .古德托教授所说:“我们在可充电电池和可逆中温燃料电池方面的工作已经使世界摆脱了对化石燃料的依赖,并且仍在继续。”因此,与其说是诺贝尔锂离子电池研究奖的成果,不如说是可再生能源研究的成果。

这三位科学家对锂离子电池的不同方面进行了研究,相互补充,共同推动锂离子电池的不断发展。

约翰·古德托于1922年7月25日出生在美国。他现年97岁,目前是最老的诺贝尔奖获得者。1943年,他获得耶鲁大学数学学士学位。1952年,约翰·古德托获得芝加哥大学物理学博士学位。从1952年到1976年,约翰·古德托在麻省理工学院林肯实验室工作,从事记忆材料的研究。他目前是奥斯汀得克萨斯大学机械工程系教授。由于其对现代锂离子电池的开拓和领先贡献,被誉为“锂电池之父”。

自20世纪80年代以来,约翰·b·古德托发表了一系列关于锂离子电池的突破性研究成果。层状氧化物licoo2于1980年提出,大大降低了锂金属阴极的安全隐患。1983年,尖晶石锰酸锂阳极被提出。1997年,橄榄石lifepo4阴极也被提出,其不断突破的研究成果引起了锂电池领域的极大关注。相关材料的商业应用极大地改善了人们的生活。约翰·b·古德托的研究几乎包括了重要的锂正极材料,这为锂离子电池的研究开辟了一个新的方向。在此基础上,开展了以下20至30年的相关研究。

约翰·b·古德托一直活跃在锂离子电池研究的前沿。2018年3月,他在《自然电子》杂志上发表了一篇题为“我们如何制造锂离子充电电池”的文章。本文回顾了20世纪60年代以来二次电池的发展,最后指出了新时代二次电池的发展方向——全固态电池。

M.斯坦利·惠廷翰目前在美国宾汉姆顿大学能源前沿研究中心东北化学能源储存中心工作。1976年,他提出了第一种嵌入和去除的正极材料tis2,实现了从早期原电池到现代充电电池的转变。

日本化学家吉野昭夫生于1948年。他于1985年首次成功开发了锂离子电池模型,并构建了现代锂离子电池的基本框架。

三位科学家和在这一领域努力工作的其他研究人员共同推动了锂离子电池领域的发展,给我们的生产和生活带来了许多便利。我们期待通过越来越多科学家的努力和对更完善锂电池解决方案的不断追求,在未来发展更安全的全固态电池,以解决人类潜在的能源危机,为人们的生活乃至人类的发展进步做出更大的贡献。

(注:本文仅代表代表的个人观点。责任电子邮件:zhoujing@jiemian.com)


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