图说:三位2019诺贝尔化学奖得主 来历/诺奖官网
手机、笔记本电脑、新动力轿车,当咱们现已对身边这些“移动”电子设备更简便、续航更久的迭代习以为常,昨日发布的2019年诺贝尔化学奖却带来了一个了解而又生疏的新视角——锂电池的创造与绿色动力革新还在进行时。美国德州大学奥斯汀分校教授约翰·班宁斯特·古迪纳夫(John. B. Goodenough)、纽约州立大学宾汉姆顿分校教授斯坦利·威廷汉(M.Stanley Whittingham)以及日本名城大学教授吉野彰(Akira Yoshino),因在锂电池范畴的突出奉献,一同摘得本年度诺奖。回忆他们的奉献,正是一场聚集动力的产学研接力长距离跑,而且,包含97岁高龄的古迪纳夫,科学家们仍在赛道上为了更可继续的未来尽力向前。
图说:磷酸铁锂电池技能的开展 来历/采访目标供图(下同)
脱节石油依靠,把电“存”起来
怎么脱节石油燃料、处理动力危机,这是上世纪70年代初的石油危机迸发时科学家们前行的动力,引发了电化学储能技能的广泛研讨。其间包含发现过渡金属氧化物作为新式阴极资料、推出首款可充电锂电池原型样品的威廷汉,发现更适合的阴极资料、而且令电池能更安全、输出电能更多的古迪纳夫,以及优化锂电池功能、与古迪纳夫协作将学术效果转化到工业的吉野彰。
三人获奖,上海交通大学化学化工学院马紫峰教授既感到振作又觉得实属“意料之中”。本年1月,马紫峰为国际学术旗舰期刊Chem撰文——《LiFePO4的宿世此生:从根底研讨到工业运用》,论述了锂离子电池从根底研讨到商业化运用的宿世和此生,其间就说到这三位科学家里程碑式的奉献。马紫峰教授以为,“三位科学家都处理了‘卡脖子’技能中的要害科学问题,在相关根底研讨上下功夫,经过与企业协作进步了科研效果转化功率,是真正将科研的含义发挥到最大。”
“诺贝尔化学奖只需颁给锂离子电池范畴,必定绕不开老爷子(即本年97岁高龄的古迪纳夫)。”上海科技大学物质科学与技能学院教授米启兮告知记者,“另两位得主则表现了诺奖评委会一向的规范:除了最主要的奉献者,也要奖赏‘在黑私自推开榜首扇光亮之门’的科学家。”
图说:马紫峰在化学旗舰期刊Chem撰文《LiFePO4的宿世此生:从根底研讨到工业运用》
动力赛道上的团体才智和漫漫接力
吉野彰曾说:“电池技能是杂乱又困难的学科穿插范畴,它的开展需求多方面的专家。在我看来,锂离子电池是团体才智的效果。”锂电池是科学家会聚绿色动力的才智结晶,三位新科诺奖得主至今也仍然耕耘在这一范畴,他们的研讨为锂电池的创造和开展奠定了根底。三人都与我国科学家多有协作,他们都曾来过我国。马紫峰与威廷汉更是每年要见好几次,本年还曾约请他来沪,并共赴绍兴参加第14届中美电动轿车与电池技能信息沟通会。
通向绿色动力是国际各国科学家们一同的征途,其间的“接力”也已有我国研讨者在领跑。“磷酸铁锂电池作为绿色二次电池,因为能量密度较高,安全性好、循环寿命长,将在未来动力与储能电池范畴被广泛运用。无论是在电动运输工具(新动力轿车、轨道交通、物流车等)以及智能电网储能体系等,我国在磷酸铁锂电池运用范畴的研制与出产现已走在了国际前沿。”马紫峰教授说。2002年以来,我国工程院院士、北京理工大学吴锋教授和马紫峰教授先后领衔多个国家973方案项目,联合来自上海交通大学、北京理工大学、清华大学、复旦大学、南开大学和厦门大学的技能专家,与比亚迪、宁德年代等企业展开了动力锂电池资料以及运用的技能开发。现在,以动力锂电池为动力源的电动轿车和混合动力电动轿车的全球销量超越100万。马紫峰团队完结的“磷酸铁锂动力电池制作及其运用进程要害技能”项目荣获2018年度国家科学技能进步奖二等奖。
来自上海科技大学物质学院的刘巍教授带领课题组,近期也在锂离子电池的电极资料方面获得重要开展:科研团队打破传统电极结构,开发了具有细密结构、高负载量、低成本的新式电极结构。她告知记者,未来锂电池将朝着大规模储能方向开展。“锂电池将会在电动轿车上替代部分还在运用的镍氢电池,更重要的是,新动力光伏发电和风力发电需求安稳的储电设备,需求有高能量密度的锂离子电池来储能。”据刘巍介绍,现在一大研讨热门是在固态锂电池中,用锂金属作为负极来替代现在的石墨负极,如此比容量能进步约十倍。
最年长的“领跑者”
古迪纳夫是现在获诺贝尔奖时年纪最大的科学家,可他至今每天都到试验室,亲自带学生、辅导团队科研。参加和古迪纳夫教授团队在光电催化范畴的协作研讨,上海交大特别研讨员潘云翔最有感受,对老爷子在科研和教育投入的热情,他用“难以想象”来描述。“读文献、参加学术会议、和年青研讨员一同沟通评论,老先生一直活泼在科研一线,对前沿科学坚持猎奇心和研究精力。”潘云翔说,“他精力矍铄,比咱们还详尽,总是可以敏锐发现问题。”
老先生治学严谨也令潘云翔感动又感谢,他对科研精雕细镂,会抓住每一个或许发生疑问的细节,要求我们经过试验或理论验证;一笔一笔,一次一次,老先生总是挑选以“更有功率”也“更有人情味”的方法,亲笔为远隔大洋的学生仔细修正论文。协作期间,潘云翔与团队宣布的论文刊登在范畴内尖端期刊,年青我国研讨者的姓名与这位权威级科学家一同出现在作者栏。
被誉为“锂电池之父”的古迪纳夫,人生充溢传奇色彩。他是二战老兵,还曾是杨振宁在芝加哥大学物理系的同学。1957年,杨振宁与李政道共享诺贝尔物理学奖。谁曾想,62年后,他的同学古迪纳夫获得了诺贝尔化学奖。事实上,数十年来,他一直是锂电池范畴的“足够好”(其姓氏Goodenough的中文意思)先生,听凭年月荏苒,一直怀着对科学的猎奇之心。
有人说,有的人需求诺贝尔奖为自己增辉,而有的人的获奖则是让诺贝尔奖增辉。这位获奖时年纪最大的科学家无疑归于后者!97岁的“足够好”,还在悉心寻觅下一个超级电池。
新民晚报记者 易蓉 郜阳