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鋰電池改變世界的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果

2019-10-11 11:05:37來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：鋰電池閱讀量：6026

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)前幾天揭曉，獲獎(jiǎng)?wù)邽槿辉阡囯姵仡I(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家——美國學(xué)者約翰·古迪納夫(John · Goodenough)、斯坦利·威廷漢(Stanley· Whittingham)和日本學(xué)者吉野彰。這一結(jié)果并不讓人意外，約翰·古迪納夫已經(jīng)陪跑諾獎(jiǎng)多年，今年仍是獲獎(jiǎng)的熱門人選——預(yù)測(cè)名單上的另兩位是金屬有機(jī)框架材料的奠基者Omar M. Yaghi和從事新能源電池研究的Michael Gratzel。

　　對(duì)于離不開數(shù)碼產(chǎn)品的現(xiàn)代人，鋰電池并不陌生。能量密度高、壽命長(zhǎng)的可充電鋰電池為電子行業(yè)帶來了巨大變革，讓電子產(chǎn)品可以更輕薄、更便攜、更安全。如今，鋰電池已經(jīng)深入到生活的各個(gè)方面，不僅應(yīng)用于手機(jī)、平板、筆記本等電子設(shè)備，還為新能源汽車提供動(dòng)力，甚至用于風(fēng)電、水電等清潔電力的儲(chǔ)能以調(diào)節(jié)電網(wǎng)供電。

　　鋰電池的研發(fā)是一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)50年的接力，運(yùn)動(dòng)員就是三位獲獎(jiǎng)?wù)?。上世紀(jì)70年代，斯坦利·威廷漢利用二硫化鈦開發(fā)出可以容納、嵌入鋰離子的物質(zhì)，從而設(shè)計(jì)了鋰電池的初始方案——以金屬鋰為負(fù)極材料，硫化鈦為正極材料。而后約翰·古迪納夫接棒，將正極的金屬硫化物替代為金屬氧化物，在1980年證明以嵌入鋰離子的氧化鈷(鈷酸鋰)為正極的鋰電池可以產(chǎn)生更高的電壓。在此基礎(chǔ)上，吉野彰在1985年用碳材料石油焦代替金屬鋰作為負(fù)極，發(fā)明了個(gè)可用于商業(yè)的鋰離子電池。因?yàn)殇囯x子電池中不再有純鋰，所以其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前的鋰金屬電池。這個(gè)電池后來被索尼公司應(yīng)用于早期的移動(dòng)電話中，掀起了電子產(chǎn)品的革命。

　　然而這場(chǎng)接力并沒有就此結(jié)束，約翰·古迪納夫在吉野彰之后重新接過了接力棒，繼續(xù)鋰電池的改進(jìn)工作。1997年，他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了新的正極材料——磷酸鐵鋰。沒有重金屬元素的磷酸鐵鋰是目前安全的正極材料，對(duì)人體完全無害，而且還極大地提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性，降低了成本。97歲高齡的約翰·古迪納夫打破了諾獎(jiǎng)得主的年齡記錄，但即使已經(jīng)年近百歲，他依然沒有停止研究，而是繼續(xù)在鋰離子電池的新領(lǐng)域——全固態(tài)電池中摸索前行。

　　約翰·古迪納夫曾說：“我們有些人就像是烏龜，走得慢，一路掙扎，到了而立之年還找不到出路。但烏龜知道，他必須走下去。”他30歲入行，54歲才開始研究電池，58歲發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰，75歲發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰，94歲開始探索全固態(tài)電池。97歲，他獲得了科學(xué)界高的榮譽(yù)，在很多人看來，他的一生就像他的姓氏“Goodenough”一樣“足夠好”了，但是他知道他做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，也許到生命的后一刻他會(huì)滿意自己獲得的成績(jī)，而在那之前他都要繼續(xù)走下去。

　　約翰·古迪納夫是所有科研人員的代表。在科技發(fā)展的歷程中，是研究者持之以恒的探索才有了改變世界的成果。即使暫時(shí)失去方向，只要繼續(xù)努力，總會(huì)有新的出路。然后沿著道路堅(jiān)定不移地前進(jìn)，走出人類的未來。

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