解读2019诺贝尔化学奖：使世界从化石燃料的依赖中解放出来

(作者王淼，哈尔滨工业大学化学系博士毕业，现为江苏大学材料科学与工程学院助理研究员)

北京时间10月9日17点45分，诺贝尔化学奖揭晓，由美国德州大学奥斯汀分校John B.Goodenough教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校M.Stanley Whittlingham教授和日本化学家Akira Yoshino教授三位科学家共同获得，以表彰他们在锂离子电池发展方面做出的贡献。作为近几年得奖的大热门，三位科学家得奖可以说是“众望所向、实至名归"。

这不仅是对三位科学家所做出的科学贡献的肯定，更是对新能源在人类发展过程中的巨大贡献的肯定。三位科学家分别实现了电池材料由金属锂向锂离子的转换，一次性电池向可充放电的飞跃以及锂离子电池模型的确立，使得锂离子电池在日常生活中特别是电子产品行业中大放异彩。

摘自诺贝尔官方网站（https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/）

从智能手机到笔记本电脑，从电动自行车到电动汽车，锂离子电池作为一种被广泛使用的能量供给单元已经深刻改变了我们的生活方式。锂离子电池是一种二次电池（可充电电池），主要由正极、负极、电解液和隔膜四部分组成。电池的充放电主要依靠锂离子在其正负极之间的移动来实现，也被称为摇椅式电池。具体来讲就是在电池充电过程中，锂离子在外电势的驱动下从负极脱出，在电解液中经过隔膜扩散至正极。在放电过程中，锂离子从正极脱出，在电解液中经过隔膜扩散至负极。

锂离子电池的发展一方面开创了可充放电电池的先河，另一方面使电池的容量得到了极大的提升。为人们生活水平的提高和能源危机的缓解做出了不可磨灭的贡献。正如获奖者之一的John B. Goodenough教授所说的那样：“我们在充电电池和可逆中温燃料电池方面的工作，使世界从化石燃料的依赖中解放出来，而且仍然在进行中。"所以与其说是锂离子电池研究取得了诺贝尔奖的成就，不如说是可重复利用能源研究取得了该方面的成就。

三位科学家进行了关于锂离子电池的不同方面的研究，相辅相成，共同推动了锂离子电池不断向前发展。

John B. Goodenough，1922年7月25日出生于美国，现年97岁，是目前诺贝尔奖获得者中年龄最长者。1943年，他在耶鲁大学获得数学系学士学位。1952年，John B. Goodenough在芝加哥大学获得物理学博士学位。1952年到1976年，John B. Goodenough在麻省理工大学的林肯实验室工作，从事内存材料的研究研究工作。现为美国德州大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）机械工程系教授。由于其为现代锂离子电池做出了先驱性和领先性的贡献，被尊称为“锂电池之父"。

自上个世纪80年代，John B. Goodenough陆续发表了一系列关于锂离子电池的突破性研究成果。1980年提出层状氧化物LiCoO2，它极大的降低了原有以金属锂作为锂电池阴极的安全隐患。1983年，提出尖晶石型LiMn2O4正极。1997年，古迪纳夫又提出了橄榄石型LiFePO4正极。连续的突破性研究成果使得古迪纳夫在锂电领域受到极大的关注。相关材料的商业化应用极大的改善了人们的生活。John B. Goodenough的研究几乎囊括了重要的锂电正极材料，开启了锂离子电池研究的新方向，随后二三十年相关方面的研究都是在此基础上发展起来的。

John B. Goodenough先生一直活跃在锂离子电池研究的前沿，2018年3月，在Nature Electronics上发表了题为“How we made the Li-ion rechargeable batteries"的文章。文章回顾了20世纪60年代以来二次电池的发展历程，并在文章最后为新时期二次电池的发展指明了方向——全固态电池。

M. Stanley Whittingham现就职于东北化学能源储存中心，美国宾厄姆顿大学能源前沿研究中心。他在1976年提出了第一个嵌入脱出型的正极材料TiS2，实现了从早期的一次电池到现代可充电电池的转变。

Akira Yoshino是日本化学家，生于1948年，他于1985年首次成功研制出锂离子电池模型，构建了现代锂离子电池的基本框架。

三位科学家以及其他在此领域努力钻研的科研工作者们共同推动了锂离子电池领域的发展，为我们生产生活带来了诸多便利。我们期待通过越来越多科学家的努力，在未来开发出更安全的全固态电池，不断追寻更完美的锂电池解决方案，以期解决人类潜在的能源危机，为人们的生活乃至人类的发展和进步带来更大的贡献！

（注：本文仅代表作者个人观点。责编邮箱：zhoujing@jiemian.com)

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