备受瞩目的诺贝尔化学奖终于揭开了神秘面纱！

昨天（10月9日）下午，瑞典皇家科学院宣布将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，以表彰他们在锂电池研究开发的卓越贡献。

正是因为他们的卓越贡献，改变了我们人类的生活方式。时至今日，锂电池作为最主要的便携式能量源影响着我们生活的方方面面。如果没有锂电池，就不会有如今的便携式穿戴设备、手机、电动汽车等等。

97岁高龄的古迪纳夫，是世界公认的锂电池之父，目前他正在研究高能量密度、高安全性的固态电池，希望能够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。”

我们特别整理了3位获奖者的个人情况与锂电池研发的传奇经历。祝贺三位获奖科学家，并向他们的科学精神和伟大贡献致敬！

John B. Goodenough

1922年7月25日，美国德州大学奥斯丁分校固态物理学者 John B. Goodenough在美国出生，现年97岁。

John B. Goodenough 预测电池阴极用金属氧化物取代金属硫化物，会提高电池的效率，到了1980年 Goodenough 发现新的材质氧化钴，从原来 2 伏特电压提高到 4 伏特电压，造就锂电池商用可能垫下关键一步。

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。

他是世界公认的锂电池之父，也是美国科学院和工程院两院院士，曾获2001年 Japan Prize，2009年 Fermi Award，2011年美国国家科学奖章 和2014年Charles Stark Draper Prize。

Akira Yoshino

1948年1月30日，吉野彰（Akira Yoshino）教授出生于日本大阪，现年71岁。

吉野彰接续 Goodenough 的研究成果，阴极采用金属氧化物取代金属硫化物，在 1985 年推出第一个商用地锂离子电池。吉野彰在电池阳极舍弃反应性锂，而是采用碳化合物石油焦，就像 Goodenough 设计的电池阴级采用的氧化钴，阳极的石油焦能镶嵌锂离子。

1991 年日本电子厂开始贩售锂离子电池，手机不再被电池占满大量空间，能够缩小体积，而能够带出去使用而且有足够电量的 MP3 拨放器以及平板，才有开发和销售可能。

吉野彰跨洋连线到化学奖发布记者会接受记者访问，说当初从 1981 年开始研究锂离子电池，不大是因为想要赚钱，而是基于好奇心驱使而研究，这次很高兴能够获奖。

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。

M. Stanley Whittingham

纽约州立大学宾汉姆顿大学教授M. Stanley Whittingham1941年出生，本科、硕士和博士均毕业于牛津大学，是锂电池研究先驱，曾长期在石油公司Exxon工作，从事电池研发，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。

锂离子电池的可能来自 1970 年代石油危机，M. Staley Whittingham 开始研究超导体，想要找出能够造就免除石油依赖的新技术，最后发现有极佳丰富的金属材质能够胜任，从而用二硫化钛当阴极，在分子层次当中，给予锂离子镶嵌的空间，造就 2 伏特的电压。但可惜锂金属太贵了，导致锂电池成本太高。

▲ M. Staley Whittingham 设计的锂电池采用二硫化钛当阴极，能够产生 2 伏特的电压，但因为锂金属太贵而不具商业价值。Source：瑞典皇家学院

传奇的锂电池研发史

1976年，英国化学家斯坦·怀廷汉姆（Stanley Whittingham）宣布在电池方面取得巨大突破。他与斯坦福大学的同事一起发现了一种以层状材料制造电极的方法——可以将锂离子存储在钛硫化物的片层内。锂离子可以从一个电极穿梭到另一个电极，从而形成可充电电池。而且它可以在室温下工作。借助化学术语，怀廷汉姆称这种储存为嵌入式，就像卡在了材料之中。

然而，基本的物理学原理挡在了路上。驱动锂电池的这种电化学反应同样也可以使它们发生爆炸。一旦过充，电芯就会被点燃，并在人们还没有感知前就喷溅火花。但是，即便遵照安全的设定并使用其他的元素（除了锂之外的碱土金属），结果并不会好多少。人们会发现这些电池在反复充放电过程中时慢慢地支离破碎。

古迪纳夫坚信自己能发明更高效、更安全的锂离子电池。1979年，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。

与此同时，位于地球另一端的吉野彰也在绞尽脑汁攻克锂离子电池难题。80年代早期，吉野彰开始在朝日化学的研究室研究聚乙炔，这种导电聚合物是由日本化学家、诺贝尔奖获得者 Hideki Shirakawa 发现的。

虽然这种材料大多用于太阳能电池板和半导体，但吉野彰敏锐地察觉到诸多需要可充电电池的小型电子设备开始进入市场，而后他便开始了该领域电池的研发。后来，他成功地用聚乙炔材料（之后转变成碳材料）作为阳极打造出了锂离子电池。

但他一直苦于没有合适的阴极材料——直到他读到古迪纳夫的论文。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。” 

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来源：华夏能源网，科技新报