2019诺贝尔化学奖公布:锂电池开启电子设备便携化进程

2019年10月10日08:48  来源:人民网-国际频道
 
诺贝尔化学奖获奖评委奥勒夫·拉穆斯特伦解读获奖原因 (劳健颖 摄)
诺贝尔化学奖获奖评委奥勒夫·拉穆斯特伦解读获奖原因 (劳健颖 摄)

人民网斯德哥尔摩10月9日电(记者 李玫忆 实习生 方菁)10月9日,诺贝尔化学奖在瑞典皇家科学院揭晓。瑞典皇家科学院秘书长约兰·汉森代表诺贝尔化学奖评委会宣布将2019年该奖授予了来自美国的约翰·巴尼斯特·古迪纳夫(John B. Goodenough),来自英国的斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham)以及日本的吉野彰(Akira Yoshino),以奖励他们为锂离子电池的发展所作出的贡献。据悉,今年诺贝尔化学奖的奖金为900万瑞典克朗(约合人民币648万元),三位科学家将均分该奖金。参加发布会现场的评委有莎拉·林斯,葛然·汉森,奥洛夫·拉穆斯特伦。

诺贝尔奖最高龄得主诞生

今天在揭晓诺贝尔化学奖的同时,还诞生了一个诺贝尔之最——97岁的古迪纳夫成为诺贝尔奖最高龄得主,力压2018年诺贝尔物理学家亚瑟·阿什金(Arthur Ashkin)(获奖时享年96岁)。他在今年6月接受泰晤士报专访时透露他仍在从事电池工作,虽然不知道自己什么时候会“被带走”,但当下他仍有两个愿望,其一是能看到自己所带的博士生顺利毕业,其二是能在有生之年看到自己的研究能第二次改变世界。在诺贝尔化学奖揭晓之前,有猜测认为古迪纳夫或将获奖。

古迪纳夫目前为美国德州大学奥斯汀分校,机械工程系教授,著名固体物理学家,是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,锂离子电池的奠基人之一。他使锂电池体积更小、容积更大、使用方式更稳定,从而实现商业化,同时开启了电子设备便携化进程,可以说是名副其实的锂电池之父!1991年,古迪纳夫的理论被索尼公司采用,成功制造出了世界上第一款商用锂电池,它的实际应用,使得携带式电子设备(如移动电话、笔记型电脑)的重量和体积大大减小,使用时间大大延长。自此手机、照相机、笔记本电脑乃至电动汽车等领域各自步入了便携式新能源时代。

斯坦利·惠廷厄姆1941年出生于英国诺丁汉。在1964-1968年间,他于牛津大学接受化学教育,并取得学士、硕士与博士学位。他最早提出锂离子电池的概念,并采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成世界上第一块锂离子电池。

吉野彰(Yoshino Akira),1948年出生于日本大阪,现任旭化成研究员、名城大学教授。吉野是现代锂离子电池的发明者,曾获得工程学界最高荣誉全球能源奖与查尔斯·斯塔克·德雷珀奖。

现场连线吉野彰:好奇心是主要动力

吉野彰在接受现场连线时说:“我从1981年开始研究锂离子电池,并于1985年发明了锂离子电池” ,当被问及是什么驱使吉野研究锂离子电池时,他表示好奇心是其主要动力。但由于现场连线的信号不是很好,这次的通话并没有持续很长的时间。

约兰·汉森在接受本网专访时说,锂离子电池系统的构建和发展离不开这三位科学家的贡献,他们在锂离子电池研发所做的重大突破,为我们打开了可持续发展世界的大门。“如今,我们今天面临着气候变化的巨大问题,其中很大一部分是燃烧化石燃料所带来的。而锂离子电池技术让我们从化石燃料驱动转向电能驱动,这使得社会往更环保的方向发展,而人类无疑是最大的受益者。我们认为这个奖项是符合诺贝尔奖的精神的。”他说,他已经致电了吉野彰和惠廷厄姆,他们听到自己获得诺贝尔化学奖时很高兴,惠廷厄姆甚至喊了一声“YES”,他们都表示会出席12月在斯德哥尔摩举行的诺贝尔颁奖典礼。不过遗憾的是,由于时差原因,诺贝尔委员会还没联系上在美国德克萨斯州的古迪纳夫。据相关人士透露,古迪纳夫并没有在美国,之所以错过了诺贝尔电话是因为他去了英国皇家学会领取科普利奖,就在今晚。

锂离子电池 从概念到商业化

这三个获奖者在锂离子电池的开发中都起着至关重要的作用。20世纪70年代的石油危机期间导致能源问题日益突出,当时起便有一群科学家努力开发新能源。斯坦利·惠廷汉姆在开发第一款款功能性锂电池时,他利用锂的巨大动力来释放其外部电子,但这种电池在充放电的过程中容易起火爆炸。约翰·巴尼斯特·古迪纳夫经过反复实验计算,他发现钴酸锂是比原先使用的硫化钛更适合储存锂离子,他将锂电池的电势提高了一倍,为更强大、更有用的电池创造了合适的条件。吉野彰借助古迪纳夫的理论,成功地从电池中去除了纯锂,取而代之的是将其完全基于比纯锂更安全的锂离子。这使得电池可以投入到实际到生产应用中。1991年,古迪纳夫和吉野彰合作发明的锂离子电池被索尼公司成功推向了市场,标志着锂离子电池的大规模使用,它的商业化生产使得携带式电子设备(如移动电话、笔记型电脑)的重量和体积大大减小,使用时间大大延长。自此人们的生活进入了一个新的能源使用时代。有意思的是,两人也因此结下了深厚友谊,吉野彰每年都会去德州拜访古迪纳夫。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。”

锂离子电池是第一块真正意义上的轻质电池,为便携式电子设备(如手机、平板电脑、起搏器)的产生铺平了道路,甚至电动汽车、航天业也离不开它。锂离子电池作为当今世界最主要的便携式能量源,自1991年首次进入市场以来,彻底改变了我们的生活。它们奠定了无线、无石化燃料社会的基础,可以说如果没有锂电池,就不会有如今我们所能享受到的一切便携式设备。今天,锂电池产业已经接近年产几十亿美元,为人类的日常活动提供动力。锂电池还曾和晶体管一起被视作电子工业中最伟大的发明,而晶体管的发明人巴丁已经荣获诺贝尔奖。尽管锂离子电池的诞生应用已有30年的历史,但即使到今天,也没有被更好的电池技术来取代它,锂离子电池技术无疑是对现代人类日常生活最有影响力的材料科学之一。

今年诺贝尔化学奖三位科学家在锂离子电池领域的开发,使得锂离子电池在全球范围内得到广泛运用,从根本上改变了人们的日常生活,由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池相比,大大减少了对环境的污染,他们更是为我们创造了一个绿色环保的世界,对人类可持续发展做出了杰出的贡献。

最接地气的一次化学奖

今年的诺贝尔化学奖被称为最接地气的一次,其研究成果是最接近我们日常生活的。锂电池给人类生活带来的便利就非常显而易见,你此刻正拿着的手机、桌上的笔记本电脑、心脏起搏器等等这些便携式电器,以及环保型交通工具代表—电动汽车,都离不开锂离子电池。

诺贝尔化学奖不“化学”,从历年诺贝尔化学奖得主名单中不难看出,诺贝尔化学奖“混搭”明显,与其他自然科学领域并没有明显的界线。不少人的获奖成就并非出自传统的化学研究,而是涉及生物学、物理学等多重学科,因此诺贝尔化学奖也被调侃为“理科综合奖”,还曾出现过“诺贝尔化学奖颁给物理学家、以奖励他们的成果有益于生物学家”之类的情况。据统计,其中有17次诺贝尔化学奖颁给了生物学方面的成就。比如2017年的诺贝尔化学奖颁给了在冷冻电子显微镜术领域做出巨大贡献的三位生物物理学家。2018年的诺贝尔化学奖颁给了在“进化控制”方面做出重要贡献的三位生物学家。因此诺贝尔化学奖曾被不少科学家戏谑称为“诺贝尔理科综合奖”。

煎荷包蛋时为什么不会粘锅?雨衣为什么能防水?光合作用是如何产生?是什么破坏了臭氧层?这些问题都能在化学奖得主的研究成果中找到答案。正是这些科学家的探索发现,从根本上改变了人们对世界的看法,也从根本上改变了人们的生活。

延伸阅读:

诺贝尔化学奖趣闻

诺贝尔奖的创立者瑞典人阿尔弗雷德·诺贝尔本人就是一名化学家,曾发明硝化甘油炸药。按照他的遗嘱,诺贝尔化学奖旨在颁给化学方面有重要发现和取得重大成果的人。

与诺贝尔设立的其他奖项一样,诺贝尔化学奖从1901年开始颁发,在没有评出化学方面重大成果的年份则空缺奖项。直至2017年,诺贝尔化学奖出现过8次空缺,共计颁发109次,其中63次获奖人数为1人,而获奖人数为2人和3人的次数都是23次。

截至2018年,诺贝尔化学奖得主共计180人,其中有五名女性获奖:玛丽·居里(1911年)、伊雷娜·约里奥-居里(1935年)、多萝西·克劳福特·霍奇金(1964年)、阿达·约纳特(2009年)和弗朗西斯·阿诺德(2018年)。英国科学家弗雷德里克·桑格凭借基因测序技术两次获得这项殊荣。

从年龄上来看,诺贝尔化学奖得主获奖时的平均年龄为58岁,其中最年长者是85岁获奖的美国科学家约翰·芬恩,他因发明对生物大分子进行识别和结构分析的方法于2002年获奖;最年轻的是于1935年获奖的法国科学家弗雷德里奥·约里奥,在35岁时他与夫人伊雷娜·约里奥-居里共同获奖,而这对“科研夫妻档”就是著名的居里夫妇的女婿和女儿。

由于诺贝尔提名人选的保密期为50年,现阶段公众只能看到1901年至1966年的奖项提名资料。在这期间,诺贝尔化学奖的总提名人数为2931人,在诺贝尔自然科学类奖项中“陪跑”人数居中。

 

(责编:楚天舒(实习生)、贾文婷)