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鋰電池開啟電子設備便攜化進程

諾貝爾獎最高齡得主誕生

今天在揭曉諾貝爾化學獎的同時，還誕生了一個諾貝爾之最——97歲的古迪納夫成為諾貝爾獎最高齡得主，力壓2018年諾貝爾物理學家亞瑟·阿什金（Arthur Ashkin）（獲獎時享年96歲）。他在今年6月接受泰晤士報專訪時透露他仍在從事電池工作，雖然不知道自己什么時候會“被帶走”，但當下他仍有兩個愿望，其一是能看到自己所帶的博士生順利畢業(yè)，其二是能在有生之年看到自己的研究能第二次改變世界。在諾貝爾化學獎揭曉之前，有猜測認為古迪納夫或將獲獎。

古迪納夫目前為美國德州大學奧斯汀分校，機械工程系教授，著名固體物理學家，是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，鋰離子電池的奠基人之一。他使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定，從而實現商業(yè)化，同時開啟了電子設備便攜化進程，可以說是名副其實的鋰電池之父！1991年，古迪納夫的理論被索尼公司采用，成功制造出了世界上第一款商用鋰電池，它的實際應用，使得攜帶式電子設備（如移動電話、筆記型電腦）的重量和體積大大減小，使用時間大大延長。自此手機、照相機、筆記本電腦乃至電動汽車等領域各自步入了便攜式新能源時代。

斯坦利·惠廷厄姆1941年出生于英國諾丁漢。在1964-1968年間，他于牛津大學接受化學教育，并取得學士、碩士與博士學位。他最早提出鋰離子電池的概念，并采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成世界上第一塊鋰離子電池。

吉野彰（Yoshino Akira），1948年出生于日本大阪，現任旭化成研究員、名城大學教授。吉野是現代鋰離子電池的發(fā)明者，曾獲得工程學界最高榮譽全球能源獎與查爾斯·斯塔克·德雷珀獎。

現場連線吉野彰：好奇心是主要動力

吉野彰在接受現場連線時說：“我從1981年開始研究鋰離子電池，并于1985年發(fā)明了鋰離子電池” ，當被問及是什么驅使吉野研究鋰離子電池時，他表示好奇心是其主要動力。但由于現場連線的信號不是很好，這次的通話并沒有持續(xù)很長的時間。

約蘭·漢森在接受本網專訪時說，鋰離子電池系統(tǒng)的構建和發(fā)展離不開這三位科學家的貢獻，他們在鋰離子電池研發(fā)所做的重大突破，為我們打開了可持續(xù)發(fā)展世界的大門。“如今，我們今天面臨著氣候變化的巨大問題，其中很大一部分是燃燒化石燃料所帶來的。而鋰離子電池技術讓我們從化石燃料驅動轉向電能驅動，這使得社會往更環(huán)保的方向發(fā)展，而人類無疑是最大的受益者。我們認為這個獎項是符合諾貝爾獎的精神的。”他說，他已經致電了吉野彰和惠廷厄姆，他們聽到自己獲得諾貝爾化學獎時很高興，惠廷厄姆甚至喊了一聲“YES”，他們都表示會出席12月在斯德哥爾摩舉行的諾貝爾頒獎典禮。不過遺憾的是，由于時差原因，諾貝爾委員會還沒聯(lián)系上在美國德克薩斯州的古迪納夫。據相關人士透露，古迪納夫并沒有在美國，之所以錯過了諾貝爾電話是因為他去了英國皇家學會領取科普利獎，就在今晚。

鋰離子電池 從概念到商業(yè)化

這三個獲獎者在鋰離子電池的開發(fā)中都起著至關重要的作用。20世紀70年代的石油危機期間導致能源問題日益突出，當時起便有一群科學家努力開發(fā)新能源。斯坦利·惠廷漢姆在開發(fā)第一款款功能性鋰電池時，他利用鋰的巨大動力來釋放其外部電子，但這種電池在充放電的過程中容易起火爆炸。約翰·巴尼斯特·古迪納夫經過反復實驗計算，他發(fā)現鈷酸鋰是比原先使用的硫化鈦更適合儲存鋰離子，他將鋰電池的電勢提高了一倍，為更強大、更有用的電池創(chuàng)造了合適的條件。吉野彰借助古迪納夫的理論，成功地從電池中去除了純鋰，取而代之的是將其完全基于比純鋰更安全的鋰離子。這使得電池可以投入到實際到生產應用中。1991年，古迪納夫和吉野彰合作發(fā)明的鋰離子電池被索尼公司成功推向了市場，標志著鋰離子電池的大規(guī)模使用，它的商業(yè)化生產使得攜帶式電子設備（如移動電話、筆記型電腦）的重量和體積大大減小，使用時間大大延長。自此人們的生活進入了一個新的能源使用時代。有意思的是，兩人也因此結下了深厚友誼，吉野彰每年都會去德州拜訪古迪納夫。吉野彰表示：“電池技術是復雜又困難的學科交叉領域，它的發(fā)展需要多方面的專家。在我看來，鋰離子電池是集體智慧的成果。”

鋰離子電池是第一塊真正意義上的輕質電池，為便攜式電子設備（如手機、平板電腦、起搏器）的產生鋪平了道路，甚至電動汽車、航天業(yè)也離不開它。鋰離子電池作為當今世界最主要的便攜式能量源，自1991年首次進入市場以來，徹底改變了我們的生活。它們奠定了無線、無石化燃料社會的基礎，可以說如果沒有鋰電池，就不會有如今我們所能享受到的一切便攜式設備。今天，鋰電池產業(yè)已經接近年產幾十億美元，為人類的日常活動提供動力。鋰電池還曾和晶體管一起被視作電子工業(yè)中最偉大的發(fā)明，而晶體管的發(fā)明人巴丁已經榮獲諾貝爾獎。盡管鋰離子電池的誕生應用已有30年的歷史，但即使到今天，也沒有被更好的電池技術來取代它，鋰離子電池技術無疑是對現代人類日常生活最有影響力的材料科學之一。

今年諾貝爾化學獎三位科學家在鋰離子電池領域的開發(fā)，使得鋰離子電池在全球范圍內得到廣泛運用，從根本上改變了人們的日常生活，由于鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，大大減少了對環(huán)境的污染，他們更是為我們創(chuàng)造了一個綠色環(huán)保的世界，對人類可持續(xù)發(fā)展做出了杰出的貢獻。

最接地氣的一次化學獎

今年的諾貝爾化學獎被稱為最接地氣的一次，其研究成果是最接近我們日常生活的。鋰電池給人類生活帶來的便利就非常顯而易見，你此刻正拿著的手機、桌上的筆記本電腦、心臟起搏器等等這些便攜式電器，以及環(huán)保型交通工具代表—電動汽車，都離不開鋰離子電池。

諾貝爾化學獎不“化學”，從歷年諾貝爾化學獎得主名單中不難看出，諾貝爾化學獎“混搭”明顯，與其他自然科學領域并沒有明顯的界線。不少人的獲獎成就并非出自傳統(tǒng)的化學研究，而是涉及生物學、物理學等多重學科，因此諾貝爾化學獎也被調侃為“理科綜合獎”，還曾出現過“諾貝爾化學獎頒給物理學家、以獎勵他們的成果有益于生物學家”之類的情況。據統(tǒng)計，其中有17次諾貝爾化學獎頒給了生物學方面的成就。比如2017年的諾貝爾化學獎頒給了在冷凍電子顯微鏡術領域做出巨大貢獻的三位生物物理學家。2018年的諾貝爾化學獎頒給了在“進化控制”方面做出重要貢獻的三位生物學家。因此諾貝爾化學獎曾被不少科學家戲謔稱為“諾貝爾理科綜合獎”。

煎荷包蛋時為什么不會粘鍋？雨衣為什么能防水？光合作用是如何產生？是什么破壞了臭氧層？這些問題都能在化學獎得主的研究成果中找到答案。正是這些科學家的探索發(fā)現，從根本上改變了人們對世界的看法，也從根本上改變了人們的生活。

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諾貝爾化學獎趣聞

諾貝爾獎的創(chuàng)立者瑞典人阿爾弗雷德·諾貝爾本人就是一名化學家，曾發(fā)明硝化甘油炸藥。按照他的遺囑，諾貝爾化學獎旨在頒給化學方面有重要發(fā)現和取得重大成果的人。

與諾貝爾設立的其他獎項一樣，諾貝爾化學獎從1901年開始頒發(fā)，在沒有評出化學方面重大成果的年份則空缺獎項。直至2017年，諾貝爾化學獎出現過8次空缺，共計頒發(fā)109次，其中63次獲獎人數為1人，而獲獎人數為2人和3人的次數都是23次。

截至2018年，諾貝爾化學獎得主共計180人，其中有五名女性獲獎：瑪麗·居里（1911年）、伊雷娜·約里奧-居里（1935年）、多蘿西·克勞福特·霍奇金（1964年）、阿達·約納特（2009年）和弗朗西斯·阿諾德（2018年）。英國科學家弗雷德里克·桑格憑借基因測序技術兩次獲得這項殊榮。

從年齡上來看，諾貝爾化學獎得主獲獎時的平均年齡為58歲，其中最年長者是85歲獲獎的美國科學家約翰·芬恩，他因發(fā)明對生物大分子進行識別和結構分析的方法于2002年獲獎；最年輕的是于1935年獲獎的法國科學家弗雷德里奧·約里奧，在35歲時他與夫人伊雷娜·約里奧-居里共同獲獎，而這對“科研夫妻檔”就是著名的居里夫婦的女婿和女兒。

由于諾貝爾提名人選的保密期為50年，現階段公眾只能看到1901年至1966年的獎項提名資料。在這期間，諾貝爾化學獎的總提名人數為2931人，在諾貝爾自然科學類獎項中“陪跑”人數居中。（人民網 記者 李玫憶 實習生 方菁）