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科普:創(chuàng)造可充電的綠色新世界——解讀2019年諾貝爾化學(xué)獎成果

科普:創(chuàng)造可充電的綠色新世界——解讀2019年諾貝爾化學(xué)獎成果
2019-10-10 06:33:00 新華網(wǎng)

新華社斯德哥爾摩10月9日電 科普:創(chuàng)造可充電的綠色新世界——解讀2019年諾貝爾化學(xué)獎成果

從智能手機,、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品,,到電動車和風(fēng)能,、太陽能等大型儲能裝置,如今鋰離子電池已成為我們生活中不可或缺的“能量源”,。

小電池大作用,,這個推動人類社會前進(jìn)的發(fā)明終于獲得諾貝爾獎的認(rèn)可,。瑞典皇家科學(xué)院9日宣布,,將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予來自美國的科學(xué)家約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科學(xué)家吉野彰,,以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn),。

本屆諾貝爾化學(xué)獎花落鋰離子電池可謂眾望所歸。早在20世紀(jì)70,、80年代,,三位獲獎研究者就確立了現(xiàn)代鋰離子電池的基本框架,20世紀(jì)90年代起,,鋰離子電池開始大規(guī)模進(jìn)入市場,,如今已幾乎無處不在。

鋰離子電池主要由陰極,、陽極,、電解液、隔膜,、外電路等部分組成,,依靠鋰離子在陰陽極之間的移動產(chǎn)生電流。電池陰陽極材料的選擇對于能效和安全性至關(guān)重要。目前最普遍的可充電鋰離子電池,,使用鈷酸鋰材料為陰極,,碳材料為陽極,具有能量密度高,、循環(huán)壽命長,、安全可靠等優(yōu)點。

20世紀(jì)70年代的石油危機催生了對新能源儲能的需求,,也推動了電池研發(fā),,為未來鋰離子電池打下基礎(chǔ)。當(dāng)時正致力于超導(dǎo)體研發(fā)的惠廷厄姆創(chuàng)新地使用二硫化鈦作為陰極材料存儲鋰離子,,以金屬鋰作為部分陽極材料,,制成了首個新型電池。但由于金屬鋰化學(xué)特性過于活潑,,這種電池具有易爆炸的潛在危險,。

這時,正如其名的意譯“足夠好”(Goodenough)一樣,,古迪納夫貢獻(xiàn)了“足夠好”的新靈感,。這位創(chuàng)造了諾獎獲得者高齡新紀(jì)錄的老人曾作為航空氣象兵參加二戰(zhàn),戰(zhàn)后又赴美國芝加哥大學(xué)深造獲物理學(xué)博士學(xué)位,。他在1980年發(fā)現(xiàn),,用鈷酸鋰作為陰極材料,比之前的二硫化鈦更適合存儲鋰離子,。目前,,97歲的古迪納夫仍在致力于電池研發(fā)。

在遠(yuǎn)隔重洋的日本,,吉野彰研發(fā)的陽極材料和古迪納夫的陰極材料形成“天作之合”,。吉野彰發(fā)現(xiàn),石油焦炭可作為更好的陽極,,但因找不到合適的陰極材料而苦惱,。直到他讀到古迪納夫的論文,才興奮地說“他的發(fā)現(xiàn)給了我所需要的一切”,。至此,,以鈷酸鋰為陰極,以碳材料為陽極的鋰離子電池誕生了,。

1991年,,兩人合作發(fā)明的鋰離子電池正式上市銷售,它輕巧耐用,、安全可靠,,在性能下降前可充放電數(shù)百次,。

當(dāng)獲獎后接受采訪回答研究初衷時,吉野彰說自己完全是“好奇心驅(qū)使”,,研究是一個漫長的過程,,“我只不過是嗅出了潮流發(fā)展的方向,你可以說我的嗅覺很好”,。

諾貝爾委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫評價獲獎成果時說:“這一神奇電池所帶來的巨大的,、驚人的社會影響有目共睹?!敝Z貝爾委員會還說,,獲獎研究有助于我們從由化石燃料驅(qū)動的生活方式轉(zhuǎn)向由電能驅(qū)動的生活方式,對于應(yīng)對氣候變化也至關(guān)重要,。

值得一提的是,,本次諾貝爾化學(xué)獎頒給鋰離子電池研究,再度印證了諾貝爾獎對跨學(xué)科研究的日益重視,。諾貝爾委員會在頒獎現(xiàn)場接受新華社記者提問時說,,未來可能更多的新發(fā)現(xiàn)來自于多學(xué)科的研究合作,我們看到了化學(xué)和生物,、物理相結(jié)合,,可能還會有科學(xué)與工程、設(shè)計的結(jié)合,。

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