創(chuàng)造可充電的新世界
——記2019年諾貝爾化學(xué)獎

□ 楊艷艷

瑞典皇家科學(xué)院10月9日宣布，將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機械工程和材料科學(xué)教授約翰·古迪納夫（John B.Goodenough），美國紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校化學(xué)和材料科學(xué)與工程教授斯坦利·惠廷厄姆（M.Stanley Whittingham）和日本名城大學(xué)教授吉野彰（Akira Yoshino），以獎勵他們“在發(fā)明鋰電池過程中做出的貢獻”。

此次諾貝爾化學(xué)獎花落鋰離子電池可謂眾望所歸。早前美國化學(xué)會周刊《化學(xué)化工新聞》（C＆EN）曾做出預(yù)測，今年的化學(xué)獎很有可能會在電池研究、基因編輯技術(shù)、金屬有機框架材料研究等改變?nèi)祟愂澜缟畹娜箢I(lǐng)域中產(chǎn)生，并猜測今年的獲獎?wù)呖赡軙?7歲高齡的“鋰電池之父”教授古迪納夫。

鋰電池作為當今世界不可或缺的便攜式能量源，其重要性不言而喻，諾貝爾獎官方聲明寫道：“他們?yōu)橐粋€無線、無化石燃料社會創(chuàng)造了適當?shù)臈l件，從而為人類帶來了最大的利益。”如果沒有上述3位科學(xué)家發(fā)明的鋰電池，就沒有現(xiàn)在便捷的智能手機、筆記本電腦、電動汽車，更不會有今天火熱的移動互聯(lián)網(wǎng)。如今看似平常的鋰電池，從研發(fā)基礎(chǔ)的構(gòu)建到完全實現(xiàn)商業(yè)化，其誕生之路是曲折而漫長的。

天然的能量載體

鋰電池主要由陰極、陽極、電解液、隔膜、外電路等部分組成，因鋰離子在陰陽極之間移動而產(chǎn)生電流。因此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電池，通常使用鈷酸鋰材料為陰極，碳材料為陽極。而說到鋰電池，就要從“鋰”元素開始。……