2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的JohnB.Goodenough?,紐約州立賓漢姆頓大學(xué)的M.Stanley Whittingham和日本名城大學(xué)的Akira Yoshino，以表彰他們?cè)阡囯姵仡I(lǐng)域的貢獻(xiàn)。

97歲高齡的“足夠好”老先生，距離他第一次發(fā)表鋰電池相關(guān)結(jié)果也已經(jīng)39年了。這次成功獲得Nobel Prize in Chemistry也是實(shí)至名歸。

“They created a rechargeable world”

其實(shí)鋰電池早已經(jīng)深入了我們生活的方方面面。它重量輕、能量密度高，廣泛的被應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備供電。它還促進(jìn)了遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)以及來(lái)自可再生能源（例如太陽(yáng)能和風(fēng)能）的能量存儲(chǔ)。

鋰離子電池的理論基礎(chǔ)是在1970年代的石油危機(jī)期間奠定的。當(dāng)時(shí)，Stanley Whittingham致力于開(kāi)發(fā)替代化石燃料的能源技術(shù)的方法。他研究了超導(dǎo)體，并發(fā)現(xiàn)了一種能量非常豐富的材料，并將其用于在鋰電池的陰極材料。它是由二硫化鈦(TiS2)制成的，二硫化鈦在分子水平上具有可以容納（嵌入）鋰離子的空間（圖2）。

電池的陽(yáng)極部分由金屬鋰制成。我們知道，鋰具有強(qiáng)烈的釋放電子的傾向（圖1）。這使得它在應(yīng)用于電池時(shí)能夠放電產(chǎn)生很高的電壓。然而，也是由于金屬鋰具有較高的反應(yīng)活性，電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)較大，無(wú)法投入實(shí)際的生活所用。

后來(lái)，John Goodenough預(yù)測(cè)，如果使用金屬氧化物而不是金屬硫化物制成陰極，電池可以產(chǎn)生更大的電壓。隨后，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而科學(xué)的探索和研究，他在1980年證明了嵌入了鋰離子的氧化鈷可以產(chǎn)生多達(dá)4伏的電壓。這是一項(xiàng)非常重要的突破，將帶來(lái)電壓更加強(qiáng)大的電池（圖4）。

吉野彰（Akira Yoshino）在Goodenough所發(fā)現(xiàn)的的陰極材料的基礎(chǔ)上，于1985年研究出了首個(gè)商業(yè)上可行的鋰離子電池，其工作主要是針對(duì)陽(yáng)極材料的改進(jìn)。他沒(méi)有使用反應(yīng)活性較高的鋰，而是使用了石油焦炭（一種碳材料），這種碳材料像陰極的氧化鈷一樣可以嵌入鋰離子中（圖5）。吉野彰的發(fā)現(xiàn)為鋰電池的商用作出了重大推動(dòng)。這種新的陽(yáng)極材料制得的電池具有重量輕，堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，循環(huán)充電上百次才有顯著的性能下降。

鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于，它們不是基于電極的化學(xué)反應(yīng)，而是基于鋰離子在陽(yáng)極和陰極之間來(lái)回流動(dòng)而充放電。自從1991年首次進(jìn)入市場(chǎng)以來(lái)，鋰離子電池徹底改變了我們的生活，奠定了便攜式能源社會(huì)的基礎(chǔ)，極大的促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展。

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“足夠好”老先生已達(dá)97歲高齡，距離他第一次發(fā)表鋰電池相關(guān)成功也已經(jīng)39年了。這次成功獲得Nobel Prize in Chemistry也是實(shí)至名歸。這或許是不是也給我們一個(gè)啟示？要得諾獎(jiǎng)，不僅要能夠有推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重大研究成果，還要活得足夠久……

再次恭喜三位先生，感謝他們做出的貢獻(xiàn)！

本文內(nèi)容部分編譯自諾貝爾獎(jiǎng)官方網(wǎng)站，圖片等內(nèi)容來(lái)自瑞典皇家化學(xué)學(xué)會(huì)