创造可充电的绿色新世界——解读2019年诺贝尔化学奖成果

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  新华社斯德哥尔摩10月9日电 科普:创造可充电的绿色新世界——解读2019年诺贝尔化学奖成果

  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当你们生活中不可或缺的“能量源”。

  小电池大作用,这类于于推动人类社会前进的发明权终于获得诺贝尔奖的认可。瑞典皇家科学院9日提前大选,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,以表彰当你们在锂离子电池研发领域作出的贡献。

  本届诺贝尔化学奖花落锂离子电池可谓众望所归。早在20世纪70、500年代,三位获奖研究者就确立了现代锂离子电池的基本框架,20世纪90年代起,锂离子电池开始大规模进入市场,如今已几乎无处不出。

  锂离子电池主要由阴极、阳极、电解液、隔膜、外电路等帕累托图组成,依靠锂离子在阴阳极之间的移动产生电流。电池阴阳极材料的取舍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。

  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,以金属锂作为帕累托图阳极材料,制成了首个新型电池。但一些金属锂化学社会形态过于活泼,这类于于电池具有易爆炸的潜在危险。

  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19500年发现,用钴酸锂作为阴极材料,比已经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。

  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,但因找没办法至少的阴极材料而苦恼。直到他读到古迪纳夫的论文,才兴奋地说“他的发现给了我所须要的一切”。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,两人企业媒体合作发明权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。

  当获奖后接受采访回答研究初衷时,吉野彰说当事人完都在“好奇心驱使”,研究是一两个漫长的过程,“我只不过是嗅出了潮流发展的方向,给你说我的嗅觉很好”。

  诺贝尔委员会成员奥洛夫·拉姆斯特伦评价获奖成果时说:“这类于于神奇电池所带来的巨大的、惊人的社会影响有目共睹。”诺贝尔委员会还说,获奖研究助于当你们从由化石燃料驱动的生活方式转向由电能驱动的生活方式,对于应对气候变化也至关重要。

  值得一提的是,本次诺贝尔化学奖颁给锂离子电池研究,再度印证了诺贝尔奖对跨学科研究的日益重视。诺贝尔委员会在颁奖现场接受新华社记者提问时说,未来一些更多的新发现来自于多学科的研究企业媒体合作,当你们想看 了化学和阳物、物理相结合,一些还会有科学与工程、设计的结合。

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