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没有他们仨,你的手机出不了门!锂电池发明人获诺奖,97岁“足

信息更新时间:2019-11-21 12:52:08关度指数:2737

如果要选择今天改变世界的发明之一,锂离子电子肯定有一席之地。

据诺贝尔奖官方网站报道,北京时间9日晚,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德托(约翰·古德托)、斯坦利·惠廷翰(斯坦利·惠廷翰)和阿基拉·吉野(吉野·吉野)。三人将获得900万克朗的奖金。三位科学家发明了便携式电池,人们可以在汽车和手机上使用,这开启了便携式电子设备的进程。

图片来源:诺贝尔奖官方推特

锂离子电池有多重要?从你用来阅读新闻的手机到电脑、相机、无人机,甚至电动汽车,锂离子电池都在后面。特斯拉创始人马斯克曾经说过,“对特斯拉来说,电池可能是未来比电动汽车更大的产业。”

晚期荣耀

约翰·古德托(John B. Goodenough),2019年诺贝尔化学奖获得者,97岁,著名固体物理学家,奥斯汀得克萨斯大学机械工程系教授。他是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂阴极材料的发明者。他是锂离子电池的创始人之一。他通过研究化学、结构和固体电子/离子性质之间的关系,设计新材料来解决材料科学问题。他被业界称为“锂电池之父”。

由于英文名字是“够好”,微博上的网民称“够好”。

英国《卫报》称古德伊尔是迄今为止最老的诺贝尔奖获得者。

资料来源:奥斯汀得克萨斯大学官方网站

斯坦利·惠廷汉姆(M Stanley whittingham)是纽约州立大学宾汉姆顿大学化学教授和材料研究所所长,材料科学与工程专业。20世纪70年代,在埃克森美孚电池技术实验室工作的威廷汉姆首次发现了功能锂电池。

1980年,古德托用金属氧化物和更高的4v材料改进了维廷汉姆的发明。此外,索尼研究人员开发了一种新型安全阳极电池设计。所有这些改进大大提高了性能,并为大规模生产铺平了道路。1984年,埃克森美孚的日本子公司东城化学公司发明了一种聚乙烯微孔自闭锂离子电池隔膜。这些发明帮助索尼在1991年在日本推出了第一款用于手机的消费型锂离子电池。

照片来源:摄影网络

阿基拉·吉野是日本化学家。他目前是朝日华城的研究员和名古屋明城大学的教授。吉野是现代锂离子电池的发明者,实现了纯锂与电池的分离,开发了一种基于锂离子的新型锂电池,使电池更加安全,更适合日常生活中的各种应用。

与许多日本科技学者的经历相似,吉野·秋叶只为一家公司朝日新闻服务。1970年3月,吉野·阿基拉毕业于京都大学石油化学系。在接下来的两年里,他继续在同一所学校学习工程研究,并于1972年4月成功加入朝日化学有限公司。

1980年,旭化成成立宫崎电子有限公司(现旭化成电子有限公司),从而正式进入电子元器件行业。这对已经在这个行业工作了8年的吉野·阿基拉来说也是一个很好的机会。2017年,第一财经采访了吉野·阿基拉。他说,“目前的锂电池形状是在1985年发明的,五年后,各种产品技术得到了发展。”

吉野·阿基拉电池照片来源:诺贝尔奖官方网站

他说,他最深的感受也是在那一年,当时相机用锂电池的需求突然扩大,全世界每月可销售约100万台。“很难想象现在相机电池市场只占锂电池需求的1%,这也表明这项技术的发展速度在30多年里已经达到了100倍。从智能手机、电脑到电动汽车,由于锂电池的产生,这些科技行业也有机会实现惊人的增长。”

1991年,在日本电信ntt的技术支持下,索尼和朝日新闻将第一个钴酸锂电池商业化,开启了锂电池的大时代。由于索尼的合作项目,吉野·阿基拉和古德诺建立了深厚的友谊。据说吉野·阿基拉每年都会去得克萨斯州的古德伊尔。

good today不怕老,仍然从事能源研究。古德希望开发高能量密度和高安全性的固态电池,以解决人类潜在的能源危机。几年前,他在接受采访时说:“我想在死前解决这个问题。我才90多岁,还有时间。”

锂电池改变世界

小型商用锂电池是索尼在1991年首次推出的。这种小型锂电池广泛用于笔记本电脑、数码相机和智能手机等数码产品。

人们对锂电池的理解更多的是在功能手机时代可以取出充电的小矩形电池。进入智能手机时代,锂电池嵌入手机,锂电池开始变得神秘。

在结构上,锂电池由电池芯和外部电池保护系统组成。电池芯被称为锂电池的“心脏”。它包含正负电极材料、电解质、隔膜层和外壳。外面是电池保护系统。电池芯的负极材料为石墨,正极材料为锰酸锂、钴酸锂等锂分子材料,正极决定电池的能量。

照片来源:摄影网络

隔膜层将正极材料和负极材料完全分开。一旦正负电极直接接触,电池就会短路,甚至爆炸。

更通俗地说,膜层就像一张纸,在一个小电池盒里不断折叠。膜层填充有正负电极材料和电解质。充电时,外部电场激活正极材料中的锂分子,驱动负极储存在石墨碳结构的间隙中,锂分子被驱动越多,储存的能量越大。放电时,负极中的锂离子被推向正极,锂离子成为原始正极材料中的锂分子。这个循环往复,充电和放电。

当时,徐化成公司开发的锂电池不容易销售。有一段时间,几乎没有人注意他们。突然有一天,市场开放了。那是在1995年,微软发布了windows95。也就是说,在那之后,锂电池引领了全球购买热潮。吉野·阿基拉和一群科学家的新成就也赢得了全世界社会和专家的同情。

2017年,吉野·阿基拉表示,“就锂电池而言,它们主要用于两大领域:第一,手机和电脑等移动产品约占锂电池使用量的2/3;第二个主要领域是汽车电池。世界变化太快了。根据我们2010年的统计,当时汽车用锂电池几乎为零,但现在将达到30%以上,这一比例今后可能会继续增加。电动汽车的出现为锂电池开辟了新的应用方向和新的商机。”

吉野·阿基拉对中国锂电池组近年来的突破印象深刻。"比亚迪、宁德时代等企业都有很强的动力,技术水平也很乐观."

现在锂电池领域的问题是,消费者希望智能手机轻巧时尚,屏幕大,而且他们还需要足够长的电池寿命来支持至少一天的电池寿命。这促使手机制造商寻找能量密度更高的电池。据澎湃新闻报道,武汉理工大学教授、新能源汽车检测与控制研究所所长谢长军表示,自锂电池诞生以来,一直没有重大的技术创新。日本、韩国、美国和中国的目标是到2020年将锂电池的能量密度提高到300瓦时/千克。工业仍然专注于提高电池的能量密度。

编辑|卢·向勇·肖勇

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