高能量獎:鋰離子電池榮獲 2019 年諾貝爾化學獎

這種能量包驅動著手機、筆記型電腦、電動汽車和太陽能電池板

約翰·B·古迪納夫、M·斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰。

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“這是一個高度帶電的故事,”諾貝爾化學委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫開始說道,他解釋了為什麼他的小組今天將諾貝爾化學獎授予三位科學家,他們花費數十年時間開發鋰離子電池。拉姆斯特倫說,與舊的電池技術相比,這些電池體積小巧而功能強大,使得袖珍手機、筆記型電腦、電動汽車和太陽能電池板等可再生能源裝置成為可能,這些裝置可以幫助解決氣候變化問題。

該獎項將由得克薩斯大學奧斯汀分校的約翰·B·古迪納夫、紐約州立大學賓漢姆頓分校的 M·斯坦利·惠廷厄姆以及在日本旭化成公司和名城大學工作的吉野彰分享。他們將平分近 100 萬美元的獎金。

美國化學學會主席邦妮·夏龐蒂埃說,多年來,鋰電池一直被吹捧為值得諾貝爾獎。“我認為古迪納夫今年獲獎非常了不起,”她說,並指出 97 歲的他是最年長的諾貝爾獎獲得者。吉野彰 71 歲,表明這項研究跨越了幾代人。


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事實上,早在 1970 年代,惠廷厄姆就開始研究鋰的用途,鋰是元素週期表中最小和最輕的金屬。與當時占主導地位的大型重型鉛酸電池不同,這種尺寸和重量使得在小空間內裝入大量鋰成為可能。鋰還有另一個優點:它很容易釋放電子,當電子從一端(稱為陽極)流向另一端(稱為陰極)時,電池就會產生電力。惠廷厄姆將金屬鋰放在一端,將一種稱為二硫化鈦的層狀材料放在另一端;鈦具有可以捕獲流動電子的空間。

但是,這種材料組合具有不幸的爆炸潛力。

大約在 1980 年,古迪納夫將鈦換成了另一種層狀材料——氧化鈷,事實證明這種材料更穩定。他的電池也更強大,將惠廷厄姆的兩伏容量翻了一番,達到四伏。然後在 1985 年,吉野彰將電池陽極端的材料改為一種稱為石油焦的物質,他可以在其中新增鋰。電子在兩端之間輕鬆安全地流動,而不會與周圍的材料發生反應並使其退化。

這種品質的結合使吉野彰的電池具有長壽命,並意味著它可以多次充電而不會損失效能。1991 年,一家日本公司開始銷售這種電池的第一個商業版本,移動電子產品的新世界開始形成。

編者注(10/9/19):此報道的標題在釋出後進行了編輯,以更正頒獎日期。

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