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诺贝尔化学奖成果就在你手上 年逾古稀三老人分享锂电池发展的殊荣

2019-10-10 11:12 编辑:TF003 来源:北京晚报

从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品,到电动车和风能、太阳能等大型储能装置,如今锂离子电池已成为我们生活中不可或缺的“能量源”,从而使无化石燃料社会成为可能。

小电池大作用,这个推动人类社会前进的发明终于获得诺贝尔奖的认可。瑞典皇家科学院9日宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予来自美国的科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰,以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。

特写

锂电池诞生记

锂离子电池主要由阴极、阳极、电解液、隔膜、外电路等部分组成,依靠锂离子在阴阳极之间的移动产生电流。电池阴阳极材料的选择对于能效和安全性至关重要。目前最普遍的可充电锂离子电池,使用钴酸锂材料为阴极,碳材料为阳极,具有能量密度高、循环寿命长、安全可靠等优点。

惠廷厄姆

首个电池

但是易爆

20世纪70年代的石油危机催生了对新能源储能的需求,也推动了电池研发,为未来锂离子电池打下基础。当时正致力于超导体研发的惠廷厄姆创新地使用二硫化钛作为阴极材料存储锂离子,以金属锂作为部分阳极材料,制成了首个新型电池。但由于金属锂化学特性过于活泼,这种电池具有易爆炸的潜在危险。

古迪纳夫

阴极材料

钴酸锂

这时,正如其名的意译“足够好”(Goodenough)一样,古迪纳夫贡献了“足够好”的新灵感。这位创造了诺奖获得者高龄新纪录的老人曾作为航空气象兵参加二战,战后又赴美国芝加哥大学深造获物理学博士学位。他在1980年发现,用钴酸锂作为阴极材料,比之前的二硫化钛更适合存储锂离子。目前,97岁的古迪纳夫仍在致力于电池研发。

吉野彰

碳材料

为阳极

在远隔重洋的日本,吉野彰研发的阳极材料和古迪纳夫的阴极材料形成“天作之合”。吉野彰发现,石油焦炭可作为更好的阳极,但因找不到合适的阴极材料而苦恼。直到他读到古迪纳夫的论文,才兴奋地说“他的发现给了我所需要的一切”。至此,以钴酸锂为阴极,以碳材料为阳极的锂离子电池诞生了。1991年,两人合作发明的锂离子电池正式上市销售,它轻巧耐用、安全可靠,在性能下降前可充放电数百次。据新华社

 

延展

化学诺奖成果

惠及你我生活

诺贝尔化学奖虽然看上去“高大上”,但其研究成果并不“高冷”。百余年来,不少诺奖成果已经惠及你我生活。

每到夜晚,五颜六色的霓虹灯就会点亮城市。霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体,在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。1904年,拉姆赛因发现6种惰性气体,并确定它们在元素周期表中的位置获得诺贝尔化学奖。

我们都熟悉,心脏、大脑、骨骼……这些都可以通过核磁共振成像观察到细节,从而可以帮助医生做出诊断。恩斯特因在核磁共振成像方面的巨大贡献,获得了1991年的诺贝尔化学奖。

DNA(脱氧核糖核酸)早已是个热词,它可组成遗传指令,记录包括人类在内所有动物最神秘的“密码”。三位科学家因发现DNA的双螺旋结构,获得了2009年诺贝尔化学奖。如今,基因治疗、基因育种已经在许多领域得到应用。

1995年诺贝尔化学奖授予保罗·克拉兹、马里奥·莫林和舍伍德·罗兰,表彰他们在平流层臭氧化学研究领域做出的贡献,特别是提出了平流层臭氧受人类活动的影响问题。他们的研究引起了世界各国对臭氧层的关注,促使国际上对保护臭氧层问题及时采取了一致的行动。减少氟排放成为共识。如今我们生活中使用的冰箱很多就已经是无氟冰箱。本报记者 张航

花絮

“足够好”先生

97岁高龄终获奖

值得一提的是,此次获奖的三位科学家均已70岁以上。约翰·B·古迪纳夫的英文姓氏足够好记,“Goodenough”翻译成中文就是“足够好”。此次获奖对于他来说则是刚刚好。现任教于美国得克萨斯大学奥斯汀校区的古迪纳夫已97岁,打破了诺贝尔奖获得者的最大年龄纪录。三人中年龄最小的日本旭化成公司名誉研究员吉野彰今年也已71岁。

古迪纳夫被公认为“锂电池之父”。正是他所领导的创新使锂电池迈向体积更小、容积更大、使用方式更稳定的商业化过程,同时开启了电子设备便携化的革命。

吉野彰在发布会的电话连线中说,“好奇心是驱使我开展研究的动力”,气候变化是当今非常严峻的挑战,锂离子电池能为解决这一问题提供很大帮助。

(原标题:化学诺奖成果就在你手上

年逾古稀三老人分享锂电池发展的殊荣)

来源 北京晚报 记者 张航

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