日本华人论坛 好事多磨 锂电池终获诺奖,日本科学家再次获奖



日本 -


好事多磨 锂电池终获诺奖,日本科学家再次获奖


2019年诺贝尔化学奖授予约翰·班宁斯特·古迪纳夫(John. B. Goodenough)教授、斯坦利·惠廷汉姆(Stanley Whittingham)教授、吉野彰教授,三位的获奖理由是:

为锂电池的发展所作的贡献。

古迪纳夫首先发现了钴酸锂作为合适的阴极材料,后续又发现了锰基尖晶石和磷酸铁锂。吉野彰在确立锂离子电池的基本框架后,后续不断改进其性能与安全性。

1979年,古迪纳夫发现钴酸锂适合作为阴极材料,降低了已存锂离子电池(由金属锂做阴极材料)的安全隐患。吉野彰采用了这一发现,先是以聚乙炔后以碳基材料为阳极,在电池中消除金属锂,使用含锂化合物,确立了现代锂离子电池的基本框架。1991年,索尼公司将两人合作研发的锂离子电池推向市场,标志着锂离子电池进入广泛应用。如今锂离子电池被广泛应用到移动电子设备、电动车、太阳能领域。而吉野彰也凭借在锂离子电池领域的成就,成为第8位获得诺贝尔化学奖的日本科学家,同时也是第24位获得自然科学类诺贝尔奖的日本科学家(含两位美籍)。

-获奖人简介-

约翰·班宁斯特·古迪纳夫

1922年7月25日,古迪纳夫教授在德国出生,现年97岁。1943年,他在耶鲁大学获得数学系学士学位。二战之后,古迪纳夫于1952年在芝加哥大学获得物理学博士学位。1952到1976年,古迪纳夫在MIT的林肯实验室工作,主要进行关于内存的材料物理研究。1976年,古迪纳夫进入牛津大学任教授并作为无机化学研究负责人。1986年起,古迪纳夫在德州大学奥斯丁分校担任教授,继续从事能源材料的研究。

吉野彰

1948年1月30日,吉野彰教授出生于日本大阪,现年71岁。吉野教授于1970年从京都大学工学部石油化学科毕业,1972年获工学硕士学位,2005年获大阪大学工学博士学位。1972年,吉野彰进入旭化成工业株式会社,1994年担任AT&T技术开发部长,1997年担任旭化成工业株式会社离子二次电池事业推进室室长。2005年至今,吉野教授担任旭化成工业株式会社吉野研究室室长。

惠廷汉姆

Whittingham 教授现就任于东北化学能源储存中心(NECCES),美国宾厄姆顿大学能源前沿研究中心(EFRC)。他与 John B. Goodenough 在锂电领域取得开拓性研究,2015 年被汤森路透预测为诺贝尔化学奖的候选人。

Whittingham 教授于 1971 年获得 ECS 电化学学会颁发的青年学者奖,2004 年获得 ECS 电化学学会颁发的电池研究奖,并因其对锂电池科学和技术的贡献而于 2006 年当选为 ECS 电化学学会成员。

-获奖人传奇-

古迪纳夫的一生充满了传奇色彩。他既是著作等身的科学家,也是虔诚的基督徒。他是举世公认的”锂离子电池之父“,却几乎没有从发明中获得利益。他在年轻时酷爱文学与哲学,但最终误打误撞以优异成绩从耶鲁大学数学系毕业。

正当古迪纳夫打算攻读物理学时,二战爆发了,古迪纳夫加入军队,以气象专家的身份为航空部队服务。战争结束后,他决定继续攻读物理学。尽管有教授认为以他的年龄,很难在物理学领域有所建树,但古迪纳夫没有气馁。获得固态物理博士学位后,他进入林肯实验室工作。在那里,他发现了铁氧体磁芯的电流重合记忆功能——电子计算机内存技术的基础。

在林肯实验室工作期间,古迪纳夫接触到了一些能源材料,研究了锂离子的移动。当时正赶上美国受到阿拉伯国家石油禁运的影响,能源问题日益突出。古迪纳夫决定投身锂电池的研究,机缘巧合下,来到牛津大学担任无机化学教授。

看样子,古迪纳夫似乎又晚到一步:可充电锂电池已经被英国化学家怀廷汉姆发明。但这种电池容易在充放电过程中起火爆炸,难以推广应用。古迪纳夫坚信自己能发明更高效、更安全的锂离子电池。经过反复实验计算,他发现钴酸锂是比原先使用的硫化钛更适合储存锂离子。

地球的另一端,吉野彰也在绞尽脑汁攻克锂离子电池难题。他已经找到了合适的阳极材料,但苦于没有合适的阴极材料——直到他读到了古迪纳夫的论文。吉野彰回忆:“他的发现给了我所需要的一切,钴酸锂运行良好,能把现有的锂镉电池的重量缩减三分之一。”

吉野彰设计的锂离子电池以碳基材料为阳极,以钴酸锂为阴极,完全去除电池中的金属锂,提高了安全性。这一技术范式确立了锂离子电池的基本概念。为了改进锂离子电池性能,吉野彰又对锂离子电池进行了多次技术改良,例如采用铝箔做集流体,用聚乙烯薄膜做离子隔膜,对锂离子电池的电解质改进,使其能够提供更高的电压。

1991年,两人合作发明的锂离子电池被索尼公司推向市场,标志着锂离子电池的大规模使用。两人也因此结下了深厚友谊。此后,吉野彰每年都会去德州拜访古迪纳夫。回顾历史,吉野彰表示:“电池技术是复杂又困难的学科交叉领域,它的发展需要多方面的专家。在我看来,锂离子电池是集体智慧的成果。”

97岁高龄的古迪纳夫仍然在继续从事能源方面的研究。古迪纳夫希望能研发出高能量密度、高安全性的固态电池,从而解决人类潜在的能源危机。他说:“我想在去世前解决这个问题,我才九十多岁,还有时间。”

参考资料

Akira Yoshino:Inventing The Lithium Ion Battery, Asian Scientist,https://www.asianscientist.com/2018/06/features/akira-yoshino-japan-prize-2018/

John B. Goodenough, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/John_B._Goodenough

Lithium-ionbattery,Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery

The father oflithium-ion batteries, Royal Society of Chemistry,https://www.chemistryworld.com/careers/the-father-of-lithium-ion-batteries/3009106.article

The man whobrought us the lithium-ion battery at the age of 57 has an idea for a new oneat 92, Quartz, http://qz.com/338767/the-man-who-brought-us-the-lithium-ion-battery-at-57-has-an-idea-for-a-new-one-at-92/

手机没“炸”多亏他,半路出家搞物理玩电池,一跃成为锂电之父,DizzyIn Science,http://blog.sciencenet.cn/blog-2966991-1078413.html

GoodEnough的传奇:美丽的心灵—锂电之心, 材料牛,http://www.cailiaoniu.com/109184.html

吉野彰,Wikipedia,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%90%89%E9%87%8E%E5%BD%B0

制版编辑 | 皮皮鱼


日本 Japan
 ·日本中文新闻 唐田绘里香为新剧《极恶女王》剃光头 展现演员决心
·日本中文新闻 真子小室夫妇新居引发隐私担忧
·日本中文新闻 前AKB48成员柏木由纪与搞笑艺人交往曝光
·日本学校 {日本国际学校}梅田インターナショナルスクール
·日本学校 LINE:sm287 陳雨菲、20歳、台湾からの留学生、東京に来たばかり
·日本留学生活 出售平成22年走行48000km 代步小车
·日本华人网络交流 円相場 一時1ドル=140円台まで上昇?
·日本华人网络交流 问日本华人一个问题
·日本旅游代购 富山接机
 ·生活百科 英国转澳大利亚转换插头
·汽车 【求助】修车遇到困难怎么办?

日本中文新闻

日本18禁漫改剧,一曲唱尽女性悲歌

华人网摘要:婚姻是一座围城,城里困着夫妻两个人,城外的人看着那座城无限美好,城里的人知道,它早已破败不已。本文来自公众号:未来电影局(ID:Ginterpret),作者:一杯冰美式,原 ...

日本中文新闻

日本知名女歌手中森明菜宣布复出

华人网摘要:中森明菜是日本知名的女歌手与女演员,有“元祖歌姬”之称,此前她因身体原因在2018年暂停了演艺活动。 8月30日,中森明菜在社交网站上宣布复出,并成立新的个人事务所,准 ...

日本中文新闻

日本某寺庙住持因与17岁JK援交被捕

华人网摘要:近日,神奈川县警方因涉嫌猥亵未成年人的罪名逮捕了东京羽村市宗禅寺的住持。 图源:twitter 近日,神奈川县警方因涉嫌猥亵未成年人的罪名逮捕了东京羽村市宗禅寺的住持。 ...

日本中文新闻

香川照之承认猥亵女性并道歉

华人网摘要:24日,周刊新潮爆出演员香川照之曾在19年7月对某酒店女公关实施猥亵行为 图源:TBS 24日,周刊新潮爆出演员香川照之曾在19年7月对某酒店女公关实施猥亵行为,据悉,当时香川 ...

日本中文新闻

石原里美与丈夫带孩子散步

华人网摘要:8月下旬,石原里美和丈夫被目击到推着婴儿车出门散步。 8月下旬,石原里美和丈夫被目击到推着婴儿车出门散步。。目击者表示,他在冰淇淋店排队时偶遇了夫妇俩,石原手拿 ...

日本中文新闻

野田洋次郎与女子同回家中

华人网摘要:近日,RADWIMPS主唱野田洋次郎在与朋友聚会通宵喝酒后,将一位女性带回家中。 图源:女7 近日,RADWIMPS主唱野田洋次郎在与朋友聚会通宵喝酒后,将一位女性带回家中。据称,他 ...