化學(xué)獎：創(chuàng)造可充電的綠色新世界

新華社電

從智能手機、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品，到電動車和風(fēng)能、太陽能等大型儲能裝置，如今鋰離子電池已成為我們生活中不可或缺的“能量源”。

小電池大作用，這個推動人類社會前進的發(fā)明終于獲得諾貝爾獎的認可。瑞典皇家科學(xué)院9日宣布，將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予來自美國的科學(xué)家約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科學(xué)家吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻。

本屆諾貝爾化學(xué)獎花落鋰離子電池可謂眾望所歸。早在20世紀70、80年代，三位獲獎研究者就確立了現(xiàn)代鋰離子電池的基本框架，20世紀90年代起，鋰離子電池開始大規(guī)模進入市場，如今已幾乎無處不在。

鋰離子電池主要由陰極、陽極、電解液、隔膜、外電路等部分組成，依靠鋰離子在陰陽極之間的移動產(chǎn)生電流。電池陰陽極材料的選擇對于能效和安全性至關(guān)重要。目前最普遍的可充電鋰離子電池，使用鈷酸鋰材料為陰極，碳材料為陽極，具有能量密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等優(yōu)點。

20世紀70年代的石油危機催生了對新能源儲能的需求，也推動了電池研發(fā)，為未來鋰離子電池打下基礎(chǔ)。當時正致力于超導(dǎo)體研發(fā)的惠廷厄姆創(chuàng)新地使用二硫化鈦作為陰極材料存儲鋰離子，以金屬鋰作為部分陽極材料，制成了首個新型電池。但由于金屬鋰化學(xué)特性過于活潑，這種電池具有易爆炸的潛在危險。

這時，正如其名的意譯“足夠好”（Good enough）一樣，古迪納夫貢獻了“足夠好”的新靈感。這位創(chuàng)造了諾獎獲得者高齡新紀錄的老人曾作為航空氣象兵參加二戰(zhàn)，戰(zhàn)后又赴美國芝加哥大學(xué)深造獲物理學(xué)博士學(xué)位。他在1980年發(fā)現(xiàn)，用鈷酸鋰作為陰極材料，比之前的二硫化鈦更適合存儲鋰離子。目前，97歲的古迪納夫仍在致力于電池研發(fā)。

在遠隔重洋的日本，吉野彰研發(fā)的陽極材料和古迪納夫的陰極材料形成“天作之合”。吉野彰發(fā)現(xiàn)，石油焦炭可作為更好的陽極，但因找不到合適的陰極材料而苦惱。直到他讀到古迪納夫的論文，才興奮地說，“他的發(fā)現(xiàn)給了我所需要的一切”。至此，以鈷酸鋰為陰極，以碳材料為陽極的鋰離子電池誕生了。

1991年，兩人合作發(fā)明的鋰離子電池正式上市銷售，它輕巧耐用、安全可靠，在性能下降前可充放電數(shù)百次。

當獲獎后接受采訪回答研究初衷時，吉野彰說自己完全是“好奇心驅(qū)使”，研究是一個漫長的過程，“我只不過是嗅出了潮流發(fā)展的方向，你可以說我的嗅覺很好”。

諾貝爾委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫評價獲獎成果時說：“這一神奇電池所帶來的巨大的、驚人的社會影響有目共睹。”諾貝爾委員會還說，獲獎研究有助于我們從由化石燃料驅(qū)動的生活方式轉(zhuǎn)向由電能驅(qū)動的生活方式，對于應(yīng)對氣候變化也至關(guān)重要。

值得一提的是，本次諾貝爾化學(xué)獎頒給鋰離子電池研究，再度印證了諾貝爾獎對跨學(xué)科研究的日益重視。諾貝爾委員會在頒獎現(xiàn)場接受新華社記者提問時說，未來可能更多的新發(fā)現(xiàn)來自于多學(xué)科的研究合作，我們看到了化學(xué)和生物、物理相結(jié)合，可能還會有科學(xué)與工程、設(shè)計的結(jié)合。