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众望所归,他们让锂离子电池更高效安全

2019-10-25 19:26:21

来源/诺贝尔奖官方网站

[新民晚报,Xinmin.com)“人民的期望!”接到新民晚报记者的电话后,上海科技大学材料科学与技术学院教授米启兮说。北京时间17: 45左右,2019年诺贝尔化学奖揭晓。约翰·古德托(John b . good tower)、斯坦利·惠廷翰(Stanley Whittingham)和阿基拉·吉野(akira yoshino)因在锂离子电池领域的杰出贡献获得了今年的奖项。约翰·古德托在97岁获得今年的诺贝尔奖时也成为了最老的科学家。

几乎所有的电池设计最终都归结于阳极、阴极和电解质材料的选择——这决定了电池的蓄电能力和放电速度。1980年,57岁的古德托在锂电池用氧化钴正极材料方面取得了重大突破。如今,全世界的便携式电子设备都使用这种阳极材料。“只要诺贝尔化学奖授予锂离子电池领域,就不能绕过这位老人。”米启兮告诉记者,“其他两位获奖者体现了诺贝尔奖评审团通常的标准:除了最重要的贡献者,他们还应该奖励那些“在黑暗中打开第一扇门”的科学家。"

20世纪70年代,在美国埃克森石油公司工作的斯坦利·威丁厄姆(Stanley Wittingham)发明了锂电池。他用硫化钛作为阳极材料,锂金属作为阴极材料,制造了第一个锂离子电池。作为锂离子电池的先驱,科学界一直对他获得诺贝尔化学奖直言不讳。吉野·阿基拉设计的锂离子电池采用碳基材料作为负极,钴酸锂作为正极,彻底去除电池中的金属锂,提高安全性。然而,古德伊尔和吉野·阿基拉不是我们所认为的“学校霸王”。古德托开始职业生涯时已经30岁了(读博客)。吉野·阿基拉长期以来一直是朝日华城的普通研究员。”

对化学界来说,2019年是特殊的一年——化学元素周期表诞生150周年。诺贝尔化学奖被昵称为“综合科学奖”。今年,它被授予无机化学领域“回归正统”。”米启兮笑着说道。在他看来,锂离子电池的关键突破与元素周期表中的重要元素有关。”锂是最轻、最活泼的金属,极易燃烧。“在古德伊尔发明的阴极材料中,钴是最关键的元素。钴元素本身是一种战略资源,其产地集中在非洲。随着锂离子电池的日益繁荣,对钴的需求日益增加,这也导致钴元素的库存耗尽。正在进行的研究试图取代钴周围的锰和镍。”目前的趋势是将锰、钴和镍融合在一起,称为“三元材料”。"

同样来自上海科技大学材料研究所的刘伟教授最近带领研究小组在锂离子电池电极材料方面取得了重要进展:研究小组突破了传统的电极结构,开发了一种结构紧凑、负载能力高、成本低的新型电极结构。她告诉记者,未来锂电池将向大规模储能发展。“锂电池将取代一些仍在电动汽车中使用的镍氢电池。更重要的是,新能源光伏发电和风力发电需要稳定的储能装置和高比容量锂离子电池来储存能量。”刘伟表示,目前的研究重点之一是在固态锂电池中用锂金属取代现有的石墨阳极,从而将能量密度提高约十倍。"用固体电解质代替液体电解质也能大大提高安全性."据报道,为了更大规模地提取锂资源,中国科学家正在开展从盐湖中提取锂的研究,进展顺利。

“工作很有耐心,一丝不苟,扎实。日本研究人员可以看到“龚宇一山”的精神。20世纪80年代,日本企业能够继续为吉野秋叶提供良好的研发环境,因此“隔壁邻居”再次获得诺贝尔奖也就不足为奇了米启兮说。(新民晚报记者高杨)