北京时间2019年10月9日下午5点45分,2019年诺贝尔化学奖在斯德哥尔摩瑞典皇家科学院揭晓。 John Goodenough 教授、Stanley Whittingham 教授和 Akira Yoshino 博士因在锂电池创造方面的开创性贡献而获得了今年的诺贝尔化学奖。
在过去的几十年里,只有少数发明彻底改变了世界,而锂电池在其中占有一席之地。举个简单的例子,如果您没有锂电池,您通常无法通过手头的设备阅读此新闻。
---为锂电池的发展做贡献---
Goodenough 首先发现了钴酸锂作为合适的正极材料,随后又发现了锰基尖晶石和磷酸铁锂。吉野晃在确立了锂离子电池的基本框架后,不断提升其性能和安全性。
1979年,Goodenough发现钴酸锂适合作为正极材料,降低了现有锂离子电池(以金属锂为正极材料)的安全隐患。吉野晃利用这一发现,首先使用聚乙炔,然后是碳基材料作为阳极,以消除电池中的金属锂,并使用含锂化合物建立现代锂离子电池的基本框架。 1991年,索尼将两者联合开发的锂离子电池推向市场,标志着锂离子电池的普遍应用。锂离子电池通常广泛应用于移动电子设备、电动汽车、太阳能等领域。而吉野明也因其在锂离子电池领域的成就成为日本第8位获得诺贝尔化学奖的科学家、第24位获得诺贝尔自然科学奖的日本科学家。这位科学家(包括两名美国人)。
---获奖者简介---
约翰·本宁斯特·古迪纳夫
1922年7月25日,古迪纳夫教授出生在德国,现年97岁。 1943年获耶鲁大学数学学士学位。二战后,古迪纳夫于 1952 年获得芝加哥大学物理学博士学位。1952 年至 1976 年,古迪纳夫在麻省理工学院的林肯实验室工作,专注于记忆的材料物理研究。 1976 年,Goodenough 加入牛津大学,担任教授和无机化学研讨会负责人。自 1986 年以来,Goodenough 一直担任德克萨斯大学奥斯汀分校的教授,继续从事能源数据研究。
吉野明
1948年1月30日,吉野明教授出生于日本大阪,现年71岁。吉野教授1970年毕业于京都大学工学部石油化学系,1972年获得工学硕士学位,2005年获得大阪大学工学博士学位。1972年,吉野明加入旭化成工业株式会社., Ltd.,并于 1994 年担任 AT&T 技术开发部总监。 1997年任旭化成工业株式会社离子二次电池事业推进室主任。2005年起任旭化成工业株式会社吉野研讨室主任。
惠廷厄姆
Whittingham教授目前在美国宾厄姆顿大学东北化学储能中心(NECCES)和能源前沿研究中心(EFRC)工作。他和John B. Goodenough在锂电池领域取得了开创性研究,并被汤森路透预测为2015年诺贝尔化学奖的候选人。
1971 年被 Whittingham 教授收购2004年ECS电化学学会青年学者奖,2004年ECS电化学学会电池研究奖,2006年年中入选ECS电化学学会,以表彰他对锂电池科学与技术的贡献。
- 冠军传奇 -
Goodenough 的一生充满传奇色彩。他既是一位写生活的科学家,也是一位虔诚的基督徒。他被公认为“锂离子电池之父”,但他几乎没有从他的创作中获利。他从小热爱文学和哲学,但最终以优异的成绩毕业于耶鲁大学数学系。
当古迪纳夫计划学习物理学时,第二次世界大战爆发了。古迪纳夫参军并担任航空部队的气候专家。战后,他决定继续攻读物理学。尽管一些教授认为他在这个年纪很难在物理学领域取得成就,但古迪纳夫并没有气馁。获得博士学位后。在固态物理学方面,他曾在林肯实验室工作。在那里,他发现了目前铁氧体磁芯的巧合记忆功能——电子计算机记忆技术的基础。
在林肯实验室工作期间,Goodenough 接触了一些能源并研究了锂离子的运动。当时正赶上美国对阿拉伯国家石油禁运的影响,能源问题日益突出。古迪纳夫决定投身于锂电池的研究,一次偶然的机会,来到牛津大学担任无机化学教授。
看来,Goodenough 似乎已经晚了一步:可充电锂电池曾经是由英国化学家 Whittingham 发明的。但是这种电池在充放电过程中容易着火爆炸,应用起来比较困难。 Goodenough 相信他可以制造出更高效、更安全的锂离子电池。经过反复实验计算,他发现钴酸锂比原来使用的硫化钛更合适。储存锂离子。
在世界的另一端,吉野明也在绞尽脑汁攻克锂离子电池的难题。他找到了合适的阳极材料,但没有合适的阴极材料——直到他阅读了 Goodenough 的论文。 Akira Yoshino 回忆说:“他的发现给了我所需的一切。钴酸锂效果很好,可以将现有锂镉电池的重量减少三分之一。”
吉野明设计的锂离子电池采用碳基材料作为阳极,钴酸锂作为阴极,彻底去除了电池中的金属锂,提高了安全性。这种技术范式确立了锂离子电池的基本概念
为了改良锂离子电池性能,吉野彰又对锂离子电池停止了屡次技术改进,例如采用铝箔做集流体,用聚乙烯薄膜做离子隔阂,对锂离子电池的电解质改良,使其可以提供更高的电压。锂电池是怎样降生的呢?这还要从1960年代说起。当时,电池并不是什么新颖玩意儿。大家早就晓得电池需求有两个电极,电极之间需求有电解质,让离子挪动。电池的两个电极分别叫做阴极和阳极。在电池放电时,带正电的离子会从阳极跑到阴极,产生电流。
不可思议,用于两个电极与电解质的资料,决议了电池的性能。为了改造电池,科学家们需求尝试各种不同的资料。这看上去是一件单调的事,也没有几人愿意投身其中。
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【本文标签】 97岁的“锂电池之父”等三位科学家获得2019年诺贝尔化学奖
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