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2019年诺贝尔化学奖得主公布 锂电池终获诺奖

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时间:2019/10/10 9:06:12来源:今日头条 作者: 点击:1740次
  

北京时间2019109日,2019年诺贝尔化学奖获奖授予日本化学家吉野彰、美国固体物理学家约翰·B·古迪纳夫、英国化学家史丹利·惠廷厄姆,以表彰他们对锂离子电池研究的贡献。

三位的获奖理由是:为锂电池的发展所作的贡献。

古迪纳夫首先发现了钴酸锂作为合适的阴极材料,后续又发现了锰基尖晶石和磷酸铁。吉野彰在确立锂离子电池的基本框架后,后续不断改进其性能与安全性。

1979年,古迪纳夫发现钴酸锂适合作为阴极材料,降低了已存离子电池(由金属锂做阴极材料)的安全隐患。吉野彰采用了这一发现,先是以聚乙炔后以碳基材料为阳极,在电池中消除金属锂,使用含锂化合物,确立了现代离子电池的基本框架。1991年,索尼公司将两人合作研发的锂离子电池推向市场,标志着锂离子电池进入广泛应用。如今离子电池被广泛应用到移动电子设备、电动车、太阳能领域。而吉野彰也凭借在锂离子电池领域的成就,成为第8位获得诺贝尔化学奖的日本科学家,同时也是第24位获得自然科学类诺贝尔奖的日本科学家(含两位美籍)。

-获奖人简介-

约翰·班宁斯特·古迪纳夫

1922725日,古迪纳夫教授在德国出生,现年97岁。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。19521976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。

吉野彰

1948130日,吉野彰教授出生于日本大阪,现年71岁。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。

惠廷汉

Whittingham 教授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。

-获奖人传奇-

古迪纳夫的一生充满了传奇色彩。他既是著作等身的科学家,也是虔诚的基督徒。他是举世公认的锂离子电池之父“,却几乎没有从发明中获得利益。他在年轻时酷爱文学与哲学,但最终误打误撞以优异成绩从耶鲁大学数学系毕业。

正当古迪纳夫打算攻读物理学时,二战爆发了,古迪纳夫加入军队,以气象专家的身份为航空部队服务。战争结束后,他决定继续攻读物理学。尽管有教授认为以他的年龄,很难在物理学领域有所建树,但古迪纳夫没有气馁。获得固态物理博士学位后,他进入林肯实验室工作。在那里,他发现了铁氧体磁芯的电流重合记忆功能——电子计算机内存技术的基础。

在林肯实验室工作期间,古迪纳夫接触到了一些能源材料,研究了锂离子的移动。当时正赶上美国受到阿拉伯国家石油禁运的影响,能源问题日益突出。古迪纳夫决定投身锂电池的研究,机缘巧合下,来到牛津大学担任无机化学教授。

看样子,古迪纳夫似乎又晚到一步:可充电锂电池已经被英国化学家怀廷汉姆发明。但这种电池容易在充放电过程中起火爆炸,难以推广应用。古迪纳夫坚信自己能发明更高效、更安全的锂离子电池。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离子。

地球的另一端,吉野彰也在绞尽脑汁攻克离子电池难题。他已经找到了合适的阳极材料,但苦于没有合适的阴极材料——直到他读到了古迪纳夫的论文。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。”

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。”

关于诺贝尔奖

18951127日,瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德•伯恩哈德•诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)签署了他最后的遗嘱,将财产中的最大一份给了一系列奖项,即诺贝尔奖。诺贝尔奖分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六个奖项。

诺贝尔奖的奖金来自诺贝尔所成立基金的利息或投资收益。随着诺贝尔基金的收益变化,诺贝尔奖的奖金有所浮动。

2001年至2011年的单项奖金为1000万瑞典克朗,2012年至2016年因基金收益下降,奖金下调为800万瑞典克朗。2017年,基金财务状况好转,奖金改为900万瑞典克朗。

今年各项奖金将为900万瑞典克朗(约合人民币654万元),若多人获奖将由得奖者平分奖金,按规定最多得奖人数为三人。一般只发给个人,但和平奖例外,也可以授予机构。

作为每年最受关注的评奖活动之一,诺奖各阶段的评议和表决都是秘密进行的。其中,物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定,生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定,文学奖由瑞典文学院评定,和平奖由挪威议会选出。经济学奖委托瑞典皇家科学院评定。每个授奖单位设有一个由5人组成的委员会负责评选工作,任期为三年一届。

关于诺贝尔化学奖

诺贝尔化学奖首次颁发是在1901年,获奖者是荷兰化学家雅各布斯•亨里克斯•托夫,表彰其在发现溶液中的化学动力学法则和渗透压规律以及对立体化学和化学平衡理论作出的贡献。诺贝尔化学奖的获得者还包括卢瑟福、居里夫人等科学家。当年颁发的还有诺贝尔物理学奖、生理学或医学奖、文学奖与和平奖。

1901年至2018年,诺贝尔化学奖共颁布了110次。期间191619171919192419331940194119428年没有颁发。

1901年至2018年,共有181位诺贝尔化学奖获得者,其中弗雷德里克•桑格(Frederick Sanger)(1918813-20131119日)是唯一位获得过两次诺贝尔化学奖的人,分别在1958年和1980年。这也意味着,实际上获得诺贝尔化学奖的人数是180人。

在被颁出的110次诺贝尔化学奖中,有63次只颁给了一位获奖者,23次同时颁给两人,24次同时颁给三人。2018年度的诺贝尔化学奖授予美国科学家弗朗西斯•阿诺德(Frances H. Arnold)、美国科学家乔治•史密斯(George P. Smith)和英国科学家乔治•保罗•温特(Gregory P. Winter),以表彰他们在“酶的定向进化”,以及“多肽与抗体的噬菌体展示技术”领域的贡献。2017年的诺贝尔化学奖颁给了雅克•波什(Jacques Dubochet)、约阿基姆•兰克(Joachim Frank)和理查德•亨德森(Richard Henderson),以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术。

历史上共有5名女性获得过诺贝尔化学奖。1911年,玛丽•居里获诺贝尔化学奖。1935年,伊雷娜•约里奥-居里和丈夫弗雷德里克•约里奥-居里一同获奖。1964年,英国生物化学家多萝西•玛丽•霍奇金获奖。2009年,以色列科学家阿达•约纳特和另外两人一同获奖。2018年,美国科学家弗朗西斯•阿诺德和另外两人一同获奖。


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