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[摘要] 10月9日,三位推动锂电池发展的科学家获得诺贝尔化学奖。够好了其中,古德教授今年97岁,已经成为最老的诺贝尔奖获得者。截至发表之时,诺贝尔奖的工作人员还没有与他联系。今天,他获得了伦敦皇家学会科普利奖

 

10月9日,三位推动锂电池发展的科学家获得诺贝尔化学奖。

他们是美国科学家约翰·古德,英国科学家斯坦利·惠廷翰和日本科学家吉野明仁。

英国皇家学会主席温吉·拉马克里什南评论说:

古德托在材料科学领域的贡献从根本上改变了我们今天认为理所当然的技术。

从给口袋里的智能手机供电到他对磁性的定义,这些贡献为科学研究和工程开辟了新的途径。

他为锂离子电池开发的阴极是基于他的同事威廷汉姆教授的研究,吉野·阿基拉教授的研究使其在商业上可行。

诺贝尔奖的官方声明说:“他们为无线和无化石燃料的社会创造了适当的条件,从而给人类带来了最大的利益。”

没有这些技术,就不会有这些便捷的智能手机、笔记本电脑和电动汽车的时代开放。

够好了

其中,古德教授今年97岁,已经成为最老的诺贝尔奖获得者。

截至发表之时,诺贝尔奖的工作人员还没有与他联系。今天,他获得了伦敦皇家学会科普利奖章,这是世界上最古老的科学奖章。

实验室里够好的了

今年,他发表了一篇新论文。

古德想要通过电池研究改变人类对化石燃料的依赖。

他说,在毁灭性的能源危机和环境问题到来之前,我们还有30年的时间来开发和商业化新电池。

"这是我死前想做的——离开一个更干净、更美好的世界."

这篇文章是由镜头写的。转载自微信公众号welens(id:we-lens),lens是一个致力于发现创造与美、探索生命价值、传达人性温暖的交流平台。

首先,在起跑线上“输”

古德的童年并不美好。

他在自传中提到了几个重要的关系:兄弟姐妹、一只狗、一个佣人和以前的邻居。他的父母不在名单上。

孤独的时候,他甚至一度患有诵读困难症,喜欢跑进丛林,整天观察动物和植物。他喜欢抓蝴蝶和土拨鼠。他曾经被禁止在餐桌上吃饭,因为他剥了一只臭鼬的皮。

上大学前,我父母离婚了。耶鲁大学的录取通知书让古德诺松了一口气。

离开前,父亲只给了我35美元,而一年的学费是900美元。但他决定不再依赖家人,而是通过辅导有钱的孩子来养活自己。

在耶鲁,古德沃勒度过了一段有点混乱的探索时期。

他接连选修了四门专业课程。他入学时学习古典文学,毕业时获得数学学士学位。为了获得学分,他还转到哲学系,修了两门化学课程。

服务足够好

毕业后,我们将赶上第二次世界大战。古德想要加入海军陆战队,但被他的数学老师阻止了。他被派往一个岛屿测量气象数据。

战后,依靠退伍军人补贴,他获得了在芝加哥大学学习物理的奖学金。

为了赶上其他人,大一点的学生必须报名参加初级本科课程。一位教授嘲笑道:“在你这个年纪,那些伟大的物理大师已经在等待荣誉了。”

参加物理研究生考试时,我第一次挂了考试,又通过了。

他的导师是齐纳二极管的发明者齐纳,他对他说:“现在你面临两个问题:一个是找到问题,另一个是解决问题。祝你好运”。

古德选择了凝聚物质,再也没有离开。

其次,“我当时不知道它会这么值钱。我只知道这是我应该做的。”

1976年,古德诺成为牛津大学无机化学实验室的主任。

同年,埃克森美孚申请锂电池专利。它能比其他电池更好地储存电能,但是它也有一个致命的缺点:它容易着火和爆炸。

牛津大学够好了

当时,一家名为moli energy的公司使用锂金属作为电极制造了锂电池。电池出现不到半年,由于安全问题,它在全球范围内被召回。

日本公司Nec收购了从未恢复的莫利能源公司(moli energy),并立即投入了大量人力物力来研究这一失败的产品。他们发现锂电池易燃性的关键在于使用金属锂。

莫利能公司生产的锂电池

锂金属表面容易形成枝晶——从锂金属表面生长的小树枝,难以捉摸,难以完全消除。

在电池使用过程中,这些枝晶会变得越来越大。如果有一天它大到足以刺穿正极和负极之间的隔膜,它将很容易导致安全事故。

此外,金属锂的化学性质过于活泼,极易燃烧。如果它们稍微接触空气,可能会导致严重的灾难。

提高锂金属太难了,所以必须找到一种新材料来代替金属锂。

锂表面的枝晶

古德伊尔研究的新材料就在这时出现了。

他研究的新材料叫做钴酸锂。

他发现这种材料时已经57岁了。

钴酸锂的晶体结构

在钴酸锂的晶体结构中,锂原子被压在由钴原子和氧原子组成的两块板之间。由于其特殊的结构,锂原子可以很容易地单独提取,以提供电池正极所需的锂离子。

本发明大大解决了原锂电池的两个死孔。

钴酸锂具有稳定的化学性质,与空气接触时不易燃易爆。虽然尚未完全消除,但钴酸锂表面枝晶形成的可能性要小得多。

然而,由于之前的事故,牛津并没有认真对待这一成就。该专利被授予一家政府实验室,后来被索尼收购。

古德没有拿到专利钱,他说,“无论如何,我不知道当我这么做的时候它会这么有价值。我只知道这是我应该做的。”

钴酸锂发现后的第三年,古德托(前排左起第二)和他的牛津同事合影。

索尼很快开发了一种可充电锂离子电池。

虽然钴酸锂电池的安全性能有了很大提高,但仍存在不足:

太贵了。钴产量不高,但也是一种重要的战略资源。制造电池太贵了。

使用一段时间后,电池的性能会下降。因为锂离子是从两层之间提取的,所以坍塌的钴酸锂晶体不能再储存锂离子。

在钴酸锂被发现后的几年里,古德托相继发现了几种好的实用材料。

1983年,古德托和他的学生发现锰尖晶石是一种极好的阳极材料。因为它氧化程度低,即使短路也不会燃烧或爆炸。

1989年,他和他的同伴发现使用聚电解质材料(如硫酸盐)可以使阳极产生更高的电压。

磷酸铁锂的晶体结构

1997年,75岁的古德托提出了另一项新的成就:磷酸铁锂。

其晶体结构比钴酸锂更稳定。使用的元素——磷和铁——比钴更便宜也更容易获得。

其使用寿命更长。使用2000次后,容量仍能保持在80%以上,而钴酸锂电池的使用寿命仅为500-800倍。

它的充电速度也比钴酸锂快,并且具有更宽的工作温度范围。

但是枝晶的技术问题还没有完全解决。90岁时,古德沃勒想出了一个新主意:全固态电池。现在,这项研究已经取得初步成果。

2013年,古德托获得了国家科学奖

三、不想改变世界,只是因为好奇

锂电池的潜力远远超出发明者的想象。

两年前接受《时代》采访时,古德说:“当我开发电池时,我不知道电气工程师会如何处理电池。我真的没想到手机、相机和其他东西。”

是的,我们今天使用的每部手机、每台笔记本电脑、每只电子表和其他可充电电子产品都装有锂离子电池。

也正是由于不断的创新,近年来备受瞩目的电动汽车和其他设备成为可能。

伦敦大学学院材料科学家马克·米奥唐尼克说:

“锂电池是最有影响力的材料科学之一。还值得注意的是,尽管他们已经有30年的历史,但这项技术直到现在还没有黯然失色。”

因此,获得诺贝尔锂离子电池研究奖似乎早就确定无疑了。

近年来,在每年的奖项颁发之前,有三名科学家一直是该奖项的热门候选人。然而,在等待了多年之后,仍然没有轮到他们。

今天,当三位科学家最终获奖的消息传出时,许多同事说,"终于认出来了!""奖项来得太晚了。"

在新闻发布会上,一些记者特别询问瑞典皇家科学院秘书长汉森(Hansen),当他们给这三位科学家打电话时,是否有诺贝尔奖获得者说过“终于”这个词。答案是没有。

吉野·阿基拉与古德诺分享诺贝尔奖

值得一提的是,包括秋叶吉野在内的27名日本或日本学者获得了诺贝尔奖。新世纪以来,在19年里已经有19个人了。

至于日本在诺贝尔奖中的“井喷”,一些分析家认为这与日本对教育的重视有关。

印在日元上的字符是教育家、作家和科学家。他们还非常重视从教育的早期就激发和保护儿童的好奇心。

吉野·阿基拉是个沉默寡言的人。接到诺贝尔奖的电话后,他简单地说他已经做了4年的研究,现在很开心。

一名记者问吉野·阿基拉,“你做这项研究是为了人类的利益还是为了赚钱?”吉野·阿基拉说两者都不是真的。他做研究只是因为“好奇”。

因为牛津大学在65岁时有强制退休政策,古德沃勒在64岁时搬到了奥斯汀的德克萨斯大学。

“他有惊人的头脑和渊博的知识储备。他有天赋和热情为人类做出积极贡献。他是一个有伟大原则的人。”古德伊尔的学生比尔·大卫回忆道。

学生们庆祝古德伊尔95岁生日。

96岁时,古德托表达了两个愿望:

首先,他希望活到最后一个获得博士学位的博士生,所以他不会再接受4年的博士生。其次,他希望他能活着看到他的研究第二次改变世界。

他正在开发一种超级电池,希望能储存风能和太阳能,足以真正与电动汽车和内燃机相媲美。

这个行业对他很有信心,不仅因为他是一个“老权威”,还因为“他仍然敏锐,他的思想仍在突破”。

他说每个人都应该不断尝试突破。

97岁时,他仍然精力充沛,几乎每天都去实验室。

多好啊。

就像古德托这个姓氏一样-

不错.

关键参考:

https://news.tvbs.com.tw/ttalk/detail/topic/10501

https://m.terms.naver.com/entry.nhn? cid = 43667 & docid = 932703 & categoryid = 43667

https://n.news.naver.com/article/469/0000407659

http://I-d . vice . com/en _ uk/article/d3k 75j/the-death of romance-and-the-rise-of-loner-in-collection ST-south Korea

https://www.bilibili.com/video/av2191244? SPM _ id _ from = 333.338。__bofqi.35

https://dajia.qq.com/original/category/wz20181011.html

https://qz . com/338767/the-man-who-bring-us-the-like-ion-battery-at-57-has-a-idea-a-new-one at-92/

https://www . energy today . net/energy-conversion-storage/his-current-quest-the-of-of-the-of-of-like-battery/

http://www . the guardian . com/science/live/2019/oct/09/nobel-prize-in-chemistry-be-award-live https://libattery . of week . com/2014-12/art-36001-11000-28913202 . html

https://mp.weixin.qq.com/s/6czagd6iad8a3ikf7xzg5w

这篇文章是由镜头写的。转载自微信公众号welens(id:we-lens),lens是一个致力于发现创造与美、探索生命价值、传达人性温暖的交流平台。

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