鉅大LARGE | 點擊量：263次 | 2023年10月08日
鋰電池"足夠好" 未來路在何方？
——2019年諾貝爾化學獎解讀
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從工作到生活，從閱讀到游戲，手機、筆記本電腦等便攜式移動電子設備的運轉(zhuǎn)，都依賴于鋰電池。這項發(fā)明如同一道光，照亮了人類生活"說走就走"的旅程。
北京時間十月九日下午，2019年諾貝爾化學獎揭曉。美國得克薩斯大學奧斯汀分校機械工程和材料科學教授約翰·B·古迪納夫（JohnB.Goodenough）、美國紐約州立大學賓厄姆頓大學特聘教授M·斯坦利·威廷漢（M.StanleyWhittingham）和名古屋明城大學教授吉野彰（AkiraYoshino）分享了這一獎項，以表彰其在鋰電池發(fā)展方面作出的貢獻。
化學獎夠"化學"嗎？
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近幾年，諾貝爾化學獎經(jīng)常被戲稱為"理綜獎"。今年花落鋰電池，應該算是夠"化學"的一次頒獎了。
我國科學院院士、南開大學副校長陳軍說："這次獲獎可以說是眾望所歸。鋰電池研究屬于化學領域，三位科學家圍繞材料化學的科學問題開展工作。化學獎頒給鋰電池研發(fā)者，將極大推動化學學科和相關(guān)交叉學科的發(fā)展。"
其實，這次獲獎的原創(chuàng)成果要追溯到20世紀70年代，他們?nèi)齻€人開創(chuàng)了鋰電池從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化的路徑。
古迪納夫和威廷漢都在鋰電池正極材料方面做過基礎研究。威廷漢指出二硫化鈦（TiS2）是能作為正極的新一代固體材料，古迪納夫及其團隊表明鈷酸鋰（LiCoO2）能成為鋰電池的正極材料，而吉野彰和其同事則使用聚乙炔（polyacetylene）作為鋰電池負極材料，并取得了成功。1985年，吉野彰利用鈷酸鋰和聚乙炔分別作為正極和負極，制造出了第一塊現(xiàn)代鋰電池，并于1991年投入市場應用。
"事實上，5年前我就在想，鋰電池應該獲獎了。它從基礎研究到產(chǎn)業(yè)，對現(xiàn)代人類社會的信息化、移動化、智能化都起了很大的用途。"陳軍說。
"足夠好"有多好？
古迪納夫以97歲的高齡，成為了年紀最大的諾獎獲得者。由于自己的英文名字，他在我國被大家親切地稱為"足夠好"先生。不過大家好奇的是，"足夠好"先生"好"在哪里？
中科院化學研究所研究員辛森于2015年八月中旬赴得州大學奧斯汀分校，今年五月回國，期間一直在古迪納夫的實驗室做博士后。"我們的每一篇文章都是他親手改的，我還有他的手稿。改完之后，他會決定投哪個雜志，會給你建議，但最終他會聽取你的意見。他是思想開明的導師。"
"我們組的研究特點是偏實用化，但仍以基礎研究為主。古迪納夫平時只要沒事，就會出現(xiàn)在辦公室。"辛森說。
在辛森的印象中，大家可以隨時找古迪納夫聊天，每個跟他相處的人都會覺得非常愉快。
"他對博士后沒有特別多的要求，就是希望大家把日子過好、把學業(yè)做好。"辛森說。
2008年，第十四屆國際鋰電池會議在天津舉辦，剛回國不久的陳軍作為大會秘書，負責接待威廷漢。在他的印象中，威廷漢為人和藹，喜歡我國美食，愛吃咕咾肉；在學術(shù)上，他對鋰電池有無窮的興趣。
"我在日本時，曾做過二硫化鉬（MoS2）儲氫的研究，回國后開展TiS2儲鎂研究。當我跟他提起TiS2，威廷漢眼睛一亮，跟我說了很多當初儲鋰的相關(guān)科研內(nèi)容，還跟我談了TiS2作為正極固體材料沒有產(chǎn)業(yè)化的原因。"陳軍說。
我國航天科技集團上?？臻g電源研究所研究員、副總工程師湯衛(wèi)平和吉野彰的交流相對較多。這位打眼看上去并不起眼的老人，對研發(fā)工作經(jīng)常說的一句話就是，"思路要柔軟，工作要執(zhí)著"。
2017年，吉野彰來上海參加一次學術(shù)會議，感慨我國車用鋰電池發(fā)展之迅猛。同時，他表示："盡管技術(shù)千變?nèi)f化，但和之相對應的科學研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡和突破才是科技的真正要義。"
"我想，除了他們的智慧外，執(zhí)著是三位身上都具備的品質(zhì)。古迪納夫今年97歲，吉野彰今年71歲，都還堅持在科研第一線。"湯衛(wèi)平說。
未來路在何方？
這次諾貝爾化學獎花落鋰電池，無異于為相關(guān)的研究人員打了一針"強心劑"。
陳軍說："鋰電池的基礎研究，國際上公認美國領先，日本產(chǎn)業(yè)化做得最好。這些年我國培養(yǎng)了一批從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的人才，整體水平也步入國際先進行列。"
武漢大學化學和分子科學學院教授曹余良認為，我國鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模世界最大，未來我國鋰離子發(fā)展的重點應是如何把技術(shù)做得更好、產(chǎn)業(yè)做得更完善。
陳軍表示，鋰電池的研究核心是正極、負極材料以及隔膜，它正朝著高容量、金屬化、固態(tài)化等方向發(fā)展。
辛森說："當前，鋰電池能量密度要不斷往上做，相當于在有限的空間內(nèi)塞入更多的鋰離子。但是，金屬鋰是堿金屬，本身化學性質(zhì)很活潑，肯定會帶來一些安全上的不確定性。怎么去穩(wěn)定正極和負極的化學安全性，這是鋰電池未來要解決的一個重點。"
辛森表示，鋰屬于稀有金屬資源，并不具備資源優(yōu)勢，因此除了鋰電池之外，還應當做一些其他電池資源的開發(fā)，比如鈉離子電池。
"客觀來講，鋰電池性能還沒有達到電動汽車和大規(guī)模儲能的要求。呼喚新的材料和體系，這也是下一步以及未來十年國內(nèi)追趕的方向。"陳軍說。
