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2019诺贝尔化学奖解读|科学界“村上春树”获奖!他们的“锂

作者:佚名 2019-11-08 17:28:07

扬子晚报,10月9日(记者杨田字)——2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·班尼斯特·古德、化学家斯坦利·惠廷翰和日本化学家吉野·阿基拉,表彰他们在锂电池领域的贡献。记者采访了南京大学和南京理工大学的几位教授。所有被采访的教授都同意:这三位教授应该获得这个奖项,尤其是97岁的美国固体物理学家约翰·班尼特·古德,“我们都认为他早就应该获得这个奖项。”

他们的研究使得锂电池的使用“足够好”

诺贝尔化学奖授予了三位科学家,有力地推动了多年未获奖的新能源领域南大化学化工学院海事教授表示,诺贝尔化学奖已连续两年授予生物化学等领域的研究。这次古德托先生(因为古德托这个名字,古德托也被幽默地称为古德托先生)在97岁时获得了这个奖项,这是人们普遍期待的。获奖的锂离子电池研究是以传统电化学为核心的系统研究,涉及物理、化学、能源、材料等跨学科领域。

南京大学现代工程与应用科学学院能源部教授周沈浩说,早期的镍镉电池和铅酸电池能量密度低。20世纪70年代,2019年诺贝尔奖获得者斯坦利·维廷汉姆(Stanley Wittingham)利用硫化钛作为正极材料,锂金属作为负极材料,制造了世界上第一款新型锂离子电池。

这无疑是移动电源的一大进步,但它有不小的隐患,因为锂金属是活性的,所以有电池爆炸的危险。为了解决这个问题,古德托预测,如果用含锂金属氧化物代替金属硫化物来制造正极,电池将具有更高的电势。1980年,57岁的古德托发明了锂电池最重要的部件——钴酸锂正极材料。目前,世界上大多数便携式电子设备都使用这种正极材料。

此后,日本科学家阿基拉·吉野发现负极可以由碳材料制成,不含任何金属。他在1990年发明了第一个商业上可行的锂离子电池,与古德沃勒发现的正极相匹配。他没有在负极使用锂金属,但是石墨,一种碳材料,像正极中的钴酸锂一样,可以插入锂离子。1991年,由吉野·阿基拉和古德沃勒发明的锂离子电池被索尼引入市场,标志着锂离子电池的大规模使用。原来像板砖一样的“手机”已经不存在了。相反,它是一款使用锂电池的薄型手机,可以“瘦身”其组件。此外,当前的电动汽车技术和移动电子技术是建立在锂电池蓬勃发展的基础上的,这使我们的生活“足够好”。

安全问题解决后,锂电池的未来将会“更好”

吉野·阿基拉(·阿基拉)与古德托(Goodenough)的合作使得爆炸风险高的锂电池更加安全,但读者肯定会问,为什么手机电池自燃或爆炸的消息仍然偶尔会在报纸上报道。海军部解释说,每隔一段时间,新闻都会报道手机和电动汽车的火灾和燃烧事故,正是因为锂电池的安全性不令人满意。可以说,人们对锂离子电池的性能还不完全满意,需要进一步的技术创新来开发一种高能量密度、安全性好、循环寿命长、对环境无污染的电池,这正是人们所期待的。

此外,我们对锂电池常见的“抱怨”,如充电不够快、容量不够,也是锂电池未来的发展方向。周沈浩表示,锂电池的“技术革命”仍在进行中。主要有三个创新:电池能量密度、功率密度和安全系数都应该力争更高。然而,在这三个方面有一个问题,“鱼和熊掌不能兼得”。因此,97岁的“够好”老古德先生仍然坚持站在科学研究的前沿来解决这些问题。也许在未来,“超级电池”将会成功诞生。锂空气电池、金属电池和锂硫电池是能量密度较高的新型电子,它们将更好地改变我们的生活。

南大的一名医生刚刚成为一名“够好”的博士后研究员。

在南京大学现有的理工学院,周沈浩的锂电池研究小组专门从事新型电化学储能材料和技术的研究,包括锂离子电池,并与古德托的研究小组保持沟通。

记者了解到,一名毕业于南大理工学院的博士也成功申请了古德托(Goodtoy)研究小组的博士后职位。他于今年9月正式前往美国,并开始跟随古德杜教授担任博士后。周沈浩教授透露,“昨天,博士后研究员和‘足够好’的老人还讨论了南达在固态锂空气电池方面的工作,并达成了合作协议。”

村上春树《科学》:90多岁还在工作

今年的诺贝尔化学奖,除了获奖项目“善待人民”之外,另一个很大的吸引力是97岁的获奖科学家古德。在此之前,该记录由96岁的亚瑟·阿斯金(Arthur Askin)保持,他获得了2018年诺贝尔奖。

连续多年获得诺贝尔化学奖,这位“够好”的族长已经被提名,但一直与他一起竞选。"每个人都认为他早就应该赢得这个奖项了。"南京理工大学高级材料研究所教授朱纪信表示,古德托已经多次获得诺贝尔奖提名,在科学界几乎是村上春树。

在此之前,古德沃勒在磁性材料领域做出了杰出的贡献。那时,电化学对他来说是一种玩票的性质。“早期电池的放电容量和存储密度非常低。古德发现层状钴酸锂(licoo2)作为电池的阳极,锂以外的金属材料作为阳极,可以实现高密度储能。这样,可充电锂电池可以商业化。

现在,这个90多岁的“够好”老人仍然每天去奥斯汀的德克萨斯大学的小办公室。对此,他解释说:我的工作还没有完成。

南京教授的“够好”观:高科研产出与生活安逸

这位记者采访的许多教授对古德诺并不陌生。南京大学海军部教授告诉记者,“足够好”先生仍在研究新能源蓄电池系统,特别是高安全性固态锂电池。在这些领域,每年都保持高质量的科研产出。

在一些会议上,不乏他的报告。“他非常和蔼可亲。他有很多新想法,一直在突破自己。当他发表报告时,他说得很清楚。他的文章不仅提出了新概念,而且非常清楚地解释了这一原则。”海军部说,他还教过许多电池制造商,他的弟子在学术界和工业界都有。

在学术界,古德伊尔的“全能者”也足够有名。从“从”哲学等文科学科开始,到在锂电池研究等科学和工程领域取得杰出成就,古德托跨越文科和理科的学习和科研故事已经成为未来几代人的惊人标杆。南大的周沈浩教授告诉记者,古德仍然是一位非常有爱心的绅士,他的生活非常温暖。

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