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锂电池:古迪纳夫的传奇人生
点击:186 评论:0 2019年10月23日 22:27 作者:刘旺 智词:
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2019年诺贝尔化学奖授予了锂电池三杰:斯坦利·惠廷汉姆、古迪纳夫、吉野彰。评奖委员会所说,他们为人类带来前所未见的强大电池,创造了一个可充电的世界。如果没有他们发明的锂电池,就不会有智能手机,平板电脑或笔记本电脑。而他们每个人的科研成长故事都极为精彩。三位科学家如今都已过垂暮之年,人们回望他们开启的壮丽事业,仍会感到激动。

锂电池的故事要从斯坦利·惠廷汉姆说起,他是锂离子电池最早的“开拓者”。

1970年,他采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制造了首个小型化锂电池,电流为2v

他迈出了第一步,但接下来还有很多步。因为当时的锂电池极不稳定。

接下来的工作需要古迪纳夫出场了。他以97岁的高龄获得诺贝尔奖,他的成长经历以及高龄健康超过了任何一部励志的传奇。

古迪纳夫年轻时酷爱文学与哲学,在三十岁以前,还在参加二战。战争打完想去读博士,研究化学物理,人家告诉他算了,你这把年纪了,读完都什么时候了,还来得及吗?

确实,二十岁到三十多是研究的黄金时代,很多科学家在这个年纪段就完成了自己的主要成果。

像爱因斯坦26岁就提出了相对论。

可他偏要去读,还真毕业了。

而让他获奖的锂电池是他53 岁时才开始研究的,当时的锂电池使用金属锂做电极,储电量大,但是有一个致命的问题,锂太活跃了,跟谁都来电,所以很容易爆炸。

古迪纳夫就研究出了钴酸锂来取代金属锂,解决了电池的安全问题。

现在我们身边使用的一切锂电池,绝大部分都是钴酸锂电池。包括特斯拉的第一款汽车产品Roadster

没有钴酸锂,我们的手机只能停留在大哥大那个板砖与手机齐飞的年代。

有意思的是,当古迪纳夫就这项成果向牛津大学申报专利时,却被拒绝了。牛津大学认为这是一项没有什么应用前景的技术。

于是,古迪纳夫以很便宜的价格把这个技术卖给了英国原子能科学研究中心。

这个时候,日本人出手了。无法得知,他们是怎么从英国人手里买到了钴酸锂这项技术。

出手的是日本巨头索尼。这项被束之高阁的东西在消费电子巨头索尼眼里,不亚于无价珍宝。

1991年,索尼发布了人类历史上第一个商用锂离子电池,并推向市场。由此,锂电池的大规模使用彻底改变了我们的世界。

这种电池使用石墨代替金属锂作为锂电池的负极,结合钴酸锂的正极,从而彻底解决了锂电池的安全问题。

而做出这个贡献的正是吉野彰!

与此同时,古迪纳夫并没有停下脚步。

钴酸锂电池虽然不错,但也有缺点,钴是一种价格昂贵的小金属,另外抗过充和循环性能差,此外废弃污染严重。

所以锂电池一直是环保人士呼吁要认真回收处理的东西。

古迪纳夫希望找到更好的替代品。

1997年,他终于找到了代替品:磷酸铁锂,相比钴酸锂更安全更可靠也更经济,这一年他已经75岁了。

这一次,古迪纳夫不会担心自己的锂电池技术被束之高阁了,它的市场前景已经被证实了。

可他没有想到的是,自己一边在研究,产生的技术信息却源源不断流入到日本的实验室。

原因很快搞清楚了,1993年,古迪纳夫的实验室来了一个访问学者,叫冈田重人,他是日本国内的电话巨头日本电报电话公共公司(NTT)的移动通信工程总监。

古迪纳夫将冈田留了下来,视为正常的学术交流。这位科学界的老人没有想到一涉及商业,这个世界就要复杂的多。

很快,NTT将磷酸铁锂在日本申请了专利,大概是顾及古迪纳夫之怒,他们只敢在日本本土申请了专利。

古迪纳夫只好到美国去申请专利。专利的分散导致了一场磷酸铁锂专利大战。这又是另外一个故事了。

而古迪纳夫还在研究。因为还有一个问题,锂电池使用的是电解液,电解液还是容易爆炸的,所以飞机上是不能带锂电池的。三星的手机就是因为电解液问题不过关,所以倒了大霉。

于是,古迪纳夫就研究一种固态的电解质,两年前研究成功,这时候他已经95了,现在他97岁。可以说生命不止,奋斗不息,他说过一句话,叫“我们有些人就像是乌龟,走得慢,一路挣扎,到了而立之年还找不到出路。但乌龟知道,他必须走下去。”(2019-10-12

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