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2019诺贝尔化学奖揭晓:锂电池彻底改变了我们的生活

2019-10-9 18:16:31来源:作者:-责编:骑士评论:

北京时间10月9日消息,2019年诺贝尔化学奖揭晓:美国德州大学奥斯汀分校教授John B. Goodenough,美国纽约州立大学宾汉姆顿分校教授M. Stanley Whittingham以及日本名城大学教授吉野彰(Akira Yoshino)获奖,以表彰他们“在发明锂电池过程中做出的贡献”。

他们创造了一个可充电的世界

2019年度诺贝尔化学奖奖励锂电池的发明。这种轻巧,可充电且性能强劲的电池今天早已进入寻常百姓家,被每一部手机,笔记本和其他电子设备所使用。它还能用于存储太阳能和风能,从而让构建一个零化石燃料使用的社会成为可能。

锂电池被全球范围被被广泛用于为便携式电子设备提供电力,方面我们通讯,工作,开展研究,听音乐,或者检索知识。锂电池的发明还让可以长距离行驶的电动汽车研发成为可能,同时它也被广泛用于可再生能源,如太阳能和风能的存储。

锂电池的研发基础在1970年代的石油危机期间被构建起来。当时,Stanley Whittingham正致力于研制一种可以摆脱石油燃料的能源技术。他开始对超导体材料进行研究,并很快发现了一种极端富能的材料,利用这种材料,他将这种材料创造性的用于制作锂电池的阴极。这是使用二硫化钛制作的,在分子层面上,其内部空隙可以容纳锂离子。

电池的正极部分由金属锂制成。锂有很强的释放电子的驱动力。这就形成了一个具有巨大电势的电池,刚刚超过2伏特。然而,金属锂是活性的,电池爆炸的风险太大,在商业上并不可行。

John Goodenough预测,如果用一种金属氧化物而不是金属硫化物来制造阴极,那么电池将具有更大的电势。经过系统的研究,在1980年,他证明了嵌入锂离子的氧化钴可以产生高达4伏特的电压。这是一个重要的突破,将带来更强大的电池。

以Goodenough的阴极为基础,吉野彰在1985年发明了第一个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极使用活性锂,而是使用石油焦,这是一种碳材料,像阴极的钴氧化物一样,可以插入锂离子。

于是,研究者获得了一种重量轻且耐用的电池,在性能衰竭之前可以充电数百次。锂离子电池的优点是,它们不是基于分解电极的化学反应,而是基于锂离子在正极和负极之间来回流动。

自1991年首次投入市场以来,锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。它们为无线通讯和建立无化石燃料社会奠定了基础,为人类带来了巨大的利益。

此前,美国化学会周刊《化学化工新闻》(C&EN)做出了相当准确的预测。当时该期刊表示,今年的化学奖很有可能会在电池研究、基因编辑技术、金属有机框架材料研究等改变人类世界生活的三大领域中产生,并猜测今年的获奖者可能会是97岁高龄的“锂电池之父”、美国德州大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)机械工程系教授古迪纳夫(John B。Goodenough)。

20世纪70年代初,斯坦利·惠廷汉姆(Stanley Whittingham,今年的化学奖得主)开发出第一块可工作的锂电池时,他利用锂的巨大动力释放其外部电子。

锂离子电池已经彻底改变了我们的生活,并被用于从手机到笔记本电脑和电动汽车的所有领域。通过他们的工作,今年的化学获奖者奠定了无线、无化石燃料社会的基础。

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关键词:锂电池诺贝尔

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