诺贝尔化学奖颁给锂电池领域,97岁“锂电池之父”再添荣耀

科技工作者之家  |   2019-10-09 17:54

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10月9日,据诺贝尔奖官网消息,瑞典斯德哥尔摩当地时间9日中午,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino。

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Goodenough (约翰·班尼斯特·古迪纳夫)

这里面特别值得一提的是,约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John B. Goodenough),今年已经 97 岁高龄了。在此之前,这个记录由 90 岁高龄获得 2007 年诺贝尔经济学奖的里奥尼德·赫维克兹保持。

主要贡献:

因其开发的锂离子可充电电池以及发现古迪纳夫-金森法则用于确定超交换(superexchange)材料磁性符号而受到广泛关注。主要生平:著名固体物理学家,钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,锂离子电池的奠基人之一,通过研究化学、结构以及固体电子/离子性质之间的关系来设计新材料解决材料科学问题。

他在 1922 年 7 月 25 日出生于德国,1944 年在耶鲁大学获得数学学士学位,在二战后完成博士学位,1952 年毕业于芝加哥大学。

他早期在曾麻省理工学院林肯实验室进行随机存取存储器(RAM)开发研究。20 世纪 70 年代末到 80 年代初担任牛津大学无机化学实验室主任,并开发出锂离子可充电电池的首选阴极材料钴酸锂。自 1986 年以来,Goodenough 一直担任美国德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程和机电工程教授,并继续研究离子导电固体和电化学装置。

重大荣誉:

Goodenough 教授是美国国家工程院、美国国家科学院、法国科学院和西班牙皇家学会的院士成员。Goodenough 还是 2009 年恩里科·费米奖(Enrico Fermi Award)的共同获得者。在 2010 年当选为英国皇家学会外籍院士。在 2013 年,Goodenough 获得美国国家科学奖章。

一手缔造便携能源帝国

如果不是相关领域的人,科学家的名字往往没那么好记住,但是 John B. Goodenough 是个例外:他的姓氏 Goodenough 好见但直白,这就是一个把自己的人生和人类的命运都弄得足够好的人。

Goodenough 是公认的“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。

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Goodenough 在德州大学奥斯汀分校的实验室中

锂电池作为最主要的便携式能量源,影响着我们生活的方方面面。如果没有锂电池,就不会有如今的便携式穿戴设备。锂电池产业已经接近年产几十亿美元,为人类的日常活动提供动力。锂电池还曾和晶体管一起被视作电子工业中最伟大的发明,而晶体管的发明人巴丁已经荣获诺贝尔奖。

索尼在 1991 年采用 Goodenough 理论后,制作出了世界上第一款商用锂电池,从此手机、照相机、手持摄像机乃至电动汽车等领域各自步入了便携式新能源时代。

早期的锂电池用金属锂作为电极材料,在电池使用过程中极易发生燃烧和爆炸,因此无法被广泛使用。为解决这一问题,Goodenough 提出锂离子嵌入、脱出的工作机制,以钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂替代金属锂作为稳定的电极材料,既解决了电池的安全性问题,又降低了电池的制造成本,实现了锂离子电池技术的革命性突破,极大地推动了这一技术其他领域的广泛应用。

作出这样的贡献,他的一生也是一部传奇。他毕生都在为让人类摆脱化石燃料而奋斗,但在取得了这些改变了人类进程的“足够好”的研究成果之前,他自己的人生并不够好。

1946 年,23 岁的退伍士兵 Goodenough 带着科研梦想进入了芝加哥大学,但是在那里一位教授告诉他,他的年龄太大了,很难在这一行取得成功。这位教授说的其实没错,因为 7 年后 Goodenough 博士毕业,初入科研时已经 30 岁了,而 30-40 岁应当是一个正常学者的科研巅峰时期,他至少落后了 3 年。但是年轻气盛的 Goodenough 并没有听从这位教授的建议。

制作电池需要选择合适的电极材料和电解质材料,以提高电池容量和充放电速度,60 年来不可充电的锌碳电池一直占据着消费电池的主要市场。1976 年,53 岁的Goodenough 进入牛津大学教授化学,同年英国化学家 Stan Whittingham 宣布了他在锂电池方面取得的重大突破。Whittingham 的发现虽然是电池产业的一次飞跃,但是他的锂电池却在过充的时候极易发生爆炸,依然不可商用。Goodenough 认为自己可以改善这个缺点。

1980 年,Goodenough 抵达牛津四年后,他终于采用钴酸锂获得突破。新电池拥有更小的体积,更大的容量和更加稳定的使用方式。

如今,Goodenough 已经 97 岁高龄,还依然每天往返于实验室,奋斗在科研第一线。90 多岁的高龄时,他周一到周五每天早上七点都会在办公室开始工作,周六周日再在家工作一天半。去年他和他的团队还在固态电池上取得了新的重要进展。他认为,他还需要最后一个重大发明才能无愧于自己——制造出可以使电动汽车代替汽油车的高容量电池。

这些年来,让人多少有些惋惜的是,他年年都是诺贝尔化学奖的“陪跑者”。

Goodenough 的传奇人生似乎并没有影响到诺贝尔委员会的评价。每年Goodenough 都是诺贝尔化学奖的热门候选人,但是他依旧年年陪跑,堪称化学界的“村上春树”。甚至在 2017 年,一封名为“Open Letter:John Goodenough Deserves A Nobel Prize”公开在 CleanTechnica 网站上,希望诺贝尔委员会能够授予 Goodenough 诺贝尔化学奖。这项很多人参与的请愿运动不出意外地没有回音。

而锂电池领域距离上一次突破,已经 20 多年了。这期间无数研究人员奋力研发着新电池,他认为自己只是这个队伍中的普通一员。

正如 Goodenough 在其 92 岁的时候曾说,我才 92 岁,我的人生长着呢!

来源:中科院物理所、DeepTech深科技

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  • 刘佳
    0
    一辈子献身给科研真的挺好的,老先生的科研精神让人钦佩,如果以后我能走上科研道路的话,希望也可以有这样的劲头。
  • 刘素林
    0
    贺诺贝尔化学奖颁发给锂电池领域“锂电池之父”。
  • 刘向前
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    锂电池产业已经接近年产几十亿美元,为人类的日常活动提供动力。
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    锂电池作为最主要的便携式能量源,影响着我们生活的方方面面。
  • 张存岭
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    弘扬爱国奋斗精神,建功立业新时代
  • 孔福堂
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    锂电池作为最主要的便携式能量源,影响着我们生活的方方面面。
  • 候美英
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    锂电池领域距离上一次突破,已经 20 多年了。
  • 周沿池
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    这里面特别值得一提的是,约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John B. Goodenough),今年已经 97 岁高龄了
  • 余太静
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  • 张刚
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