化學(xué)獎(jiǎng)：他們延長(zhǎng)了整個(gè)世界的續(xù)航

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諾貝爾委員會(huì)再一次將獎(jiǎng)項(xiàng)頒給了最貼近生活的科學(xué)。10月9日，諾貝爾委員會(huì)公布了2019年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸好绹?guó)化學(xué)家約翰·B·古迪納夫（John B. Goodenough）、英國(guó)科學(xué)家M·斯坦利·威廷漢（M. Stanley Whittingham）和日本科學(xué)家吉野彰（Akira Yoshino），以表彰三位科學(xué)家在鋰電池發(fā)展中所做的貢獻(xiàn)。威廷漢是鋰電池的開創(chuàng)者，古迪納夫掃清了鋰電池技術(shù)前進(jìn)最大的路障，吉野彰推了最后一把力，讓鋰離子電池“革新”了電子設(shè)備。

20世紀(jì)中期，世界上使用汽油的汽車數(shù)量顯著增加，汽車排放的廢氣使大城市里的有害霧霾更加嚴(yán)重。與此同時(shí)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到石油是一種有限資源。如果汽車制造商和石油公司要生存下去，就需要投資電動(dòng)汽車和替代能源。電動(dòng)汽車需要強(qiáng)大的電池來儲(chǔ)存大量的能量。但當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上只有兩種類型的可充電電池：早在1859年發(fā)明的鉛酸電池（目前仍然用作燃油汽車的啟動(dòng)電池）和20世紀(jì)上半葉發(fā)明的鎳鎘電池。

“鋰離子電池之父”斯坦利·威廷漢出場(chǎng)了。石油巨頭埃克森決定將其業(yè)務(wù)多樣化，招募了當(dāng)時(shí)在能源領(lǐng)域最重要的一些研究人員，威廷漢是其中之一。威廷漢研究超導(dǎo)材料的實(shí)驗(yàn)帶來了一個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn)，他最終開發(fā)出一種可在室溫下工作的可充電鋰電池，它具有很大的電勢(shì)，也具有巨大的潛力。不幸的是，準(zhǔn)備開始生產(chǎn)電池時(shí)遇到了一些困難。隨著新的鋰電池被反復(fù)充電，在鋰電極上開始出現(xiàn)薄層的鋰物質(zhì)。當(dāng)鋰離子抵達(dá)另一個(gè)電極時(shí)，電池就會(huì)出現(xiàn)短路并引發(fā)爆炸。

20世紀(jì)80年代初，石油價(jià)格突然顯著下降，埃克森公司將相關(guān)研究工作停了下來，約翰·古迪納夫接手了。他發(fā)現(xiàn)，在陰極中使用鈷酸鋰材料的電池產(chǎn)生的電勢(shì)提高了一倍，還能解決電極爆炸的問題。古迪納夫還意識(shí)到，電池并不需要保持在充電狀態(tài)下才能生產(chǎn)，它們可以在被制造出來之后再充電。1980年，他對(duì)外公布了鈷酸鋰材料——它分量很輕，卻可以制造出性能強(qiáng)勁的電池。這是人類進(jìn)入移動(dòng)時(shí)代的關(guān)鍵一步。

與此同時(shí)，日本電子公司想要得到一種輕質(zhì)且可反復(fù)充電的電池，為便攜式攝像機(jī)、無(wú)線電話機(jī)和計(jì)算機(jī)供電。日本旭化成株式會(huì)社的吉野彰看到了這種巨大需求。吉野彰決定開發(fā)一種功能性可充電電池，他選擇了古迪納夫發(fā)現(xiàn)的鈷酸鋰作為陰極，并嘗試使用各種碳基材料作為陽(yáng)極。最后他在石油焦里找到了他想要的材料。吉野彰開發(fā)的電池具有工作穩(wěn)定、重量輕、容量大的優(yōu)點(diǎn)，另外，由于電池中不含有純的鋰，所以它十分安全。

正如吉野彰所言的那樣：這一刻，標(biāo)志著鋰電池正式誕生了。1991年，索尼公司開始銷售鋰離子電池，在電子業(yè)引發(fā)了一場(chǎng)革命。手機(jī)體積得以縮小，電腦開始走向便攜，MP3音樂播放器和平板電腦也逐漸問世。

鋰離子電池近年來也一直在革新和改進(jìn)。例如，古迪納夫?qū)⑵渲械难趸挀Q成了磷酸鐵，使電池變得更加環(huán)保。有了鋰離子電池，研究人員得以發(fā)明更清潔的能源技術(shù)和電動(dòng)汽車，從而有力減少了溫室氣體和顆粒物的排放。

鋰離子電池不僅讓世界動(dòng)起來成為可能，更有意義的是讓我們能夠不完全依賴石油燃料，生活在一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的世界中。三位科學(xué)家通過他們的研究工作，為一個(gè)無(wú)須化石燃料的新型社會(huì)創(chuàng)造了適當(dāng)條件，延長(zhǎng)了整個(gè)世界的續(xù)航，極大地造福了全人類。

（整理自新浪科技、極客公園網(wǎng)等）

【適用話題】創(chuàng)新；鉆研；環(huán)保；新技術(shù)；改變世界

花絮“棒約翰”

得主之一古迪納夫（John B. Goodenough）因?yàn)樾铡癵ood enough”而被中外網(wǎng)友調(diào)侃，他確實(shí)“足夠好了”，還有網(wǎng)友把他的名字翻譯為“棒約翰”，顯得接地氣又有趣。古迪納夫還創(chuàng)造了一個(gè)新紀(jì)錄——他于1922年出生于德國(guó)耶拿，2019年已經(jīng)97歲，創(chuàng)造了諾貝爾獎(jiǎng)得主得獎(jiǎng)時(shí)年齡的最高紀(jì)錄。

作為鋰電池領(lǐng)域突出貢獻(xiàn)者，古迪納夫每天仍然在做實(shí)驗(yàn)?！皳?jù)我所知，他每天都還在去實(shí)驗(yàn)室。他是個(gè)了不起的人，他對(duì)這一領(lǐng)域非常著迷?！敝Z貝爾化學(xué)委員會(huì)成員拉姆斯特倫說。2017年2月，古迪納夫公布了新一代電池技術(shù)：能量密度是當(dāng)前鋰電池的3倍，且安全系數(shù)更高的全新固態(tài)電池。2018年，他在接受外媒采訪時(shí)表示：“我想解決汽車的問題。我想讓汽車尾氣從全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到這一天。我今年（2018年）96歲，還有時(shí)間?！?/p>