研锂离子电池掀手机革命美英日三杰获化学诺奖

更新时间：03:32 2019-10-10 HKT
发布时间：03:00 2019-10-10 HKT

英国化学家惠廷厄姆。

　　(星岛日报报道)瑞典皇家科学院昨日宣布，本年度诺贝尔化学奖授予三名锂离子电池先锋，即英国学者惠廷厄姆，以及高龄九十七的德裔美籍学者古迪纳夫、日本学者吉野彰，表彰他们在锂离子电池发展上的卓越贡献。锂离子电池是让世界摆脱化石燃料的重要技术。由于锂离子电池体积小又能储存高电量，现已被广泛用于手机、平板电脑等消费电子产品。锂离子电池也「让无化石燃料社会变得可能」，从电动车到风能、太阳能等，锂离子电池已成为人类生活中不可或缺的「能量源」。
　　诺贝尔化学奖评选委员会在颁奖词中称，锂离子电池的研发基础是在二十世纪七十年代石油危机期间奠定，自一九九一年进入市场以来，锂离子电池「已经彻底改变了我们的生活」。「这种可充电的电池，为流动电话和手提电脑等无线电子产品奠定了基础」；不仅如此，锂离子电池还可储存大量来自太阳能和风能的能源，让实现「无化石燃料的社会」变得可能。三位科学家将平分九百万瑞典克朗（约七百一十万港元）奖金。
　　锂离子电池主要由阴极、阳极、电解液、隔膜、外电路等部分组成，依靠锂离子在阴阳极之间的移动产生电流。电池阴阳极材料的选择对于能效和安全性至关重要。目前最普遍的可充电锂离子电池，使用钴酸锂材料为阴极，碳材料为阳极，具有能量密度高、循环寿命长、安全可靠等优点。
　　惠廷厄姆（Stanley Whittingham）一九四一年生于英国，在牛津大学获得博士学位后，前往美国史丹福大学做博士后研究。他于一九九八年加入纽约州立大学宾汉姆顿校区担任化学教授。惠廷厄姆于上世纪七十年代开始研究超导体，寻找「实现无化石燃料能源技术」的方法，并发现「一种能量极其丰富的材料」。他创新地使用二硫化钛作为阴极材料存储锂离子，以金属锂作为部分阳极材料，制成了首个新型电池。但由于金属锂化学特性过于活泼，这种电池具有易爆炸的潜在危险。
　　另一位得主古迪纳夫（John Goodenough）当年则推测，若利用金属氧化物来替代金属硫化物制造阴极，电池将具有更大的潜力。经过系统研究，他在一九八〇年证明了嵌入锂离子的氧化钴可以产生四伏的电压。用钴酸锂作为阴极材料，比之前的二硫化钛更适合存储锂离子。
　　在古迪纳夫研制出的阴极基础上，日本化学家吉野彰一九八五年开发出首个接近商用的锂离子电池。吉野彰彻底消除了电池中的金属锂，让使用电池时能更为安全。他没有使用金属锂做阳极，而是使用焦炭，这种碳材料可以像氧化钴一样提供容纳锂离子的空间。锂离子在阴阳极之间运动产生电流。一个轻巧耐用、在性能下降前可充放电数百次的电池由此产生。
　　至此，以钴酸锂为阴极，以碳材料为阳极的锂离子电池诞生了。自一九九一年首次进入市场，锂离子电池彻底改变了人们的生活，奠定了无线、无化石燃料社会的基础。
　　三位科学家均已七十岁以上。现任教于德州大学奥斯汀校区的古迪纳夫九十七岁，打破了去年九十六岁美国物理学诺奖得主阿什金保持的最高龄诺奖得主纪录。古迪纳夫生于德国，在芝加哥大学获得物理学博士学位，曾在麻省理工学院林肯实验室任职，后加入牛津大学，任无机化学实验室主任。
　　日本旭化成公司名誉研究员吉野彰今年也已经七十一岁。吉野彰在发布会的电话连线中说，「好奇心是驱使我开展研究的动力」，气候变化是当今非常严峻的挑战，锂离子电池能为解决这一问题提供很大帮助。