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没有他就没有移动97岁二战老兵终获诺奖

2019-10-09 18:48:31 来源: 责任编辑:责任编辑。陈微竹0371

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知社学术圈斯德哥尔摩快讯,北京时刻10月9日下午5点45分,瑞典皇家科学院宣告将2019年诺贝尔化学奖颁发美国德州大学奥斯汀分校的John B. Goodenough教授,纽约州立大学Binghamton分校的M. Stanley Whittingham教授,以及日本旭化成公司化学家Akira Yoshino,以赞誉其在锂电池研讨开发的卓越贡献。97岁的二战老兵Goodenough也成为史上最年长的诺奖得主。

为什么是锂电池?为什么是老爷子?有什么八卦?请看知社前方报导、独家秘闻、以及学界美誉。

2019年诺贝尔化学奖得主

John B Goodenough,美国德州大学奥斯汀分校机械工程系教授,锂电池之父,美国科学院和工程院两院院士,曾获2001年 Japan Prize,2009年 Fermi Award,2011年美国国家科学奖章 和2014年Charles Stark Draper Prize。老爷子出世于1922年7月25日,二战老兵,本科结业于耶鲁大学数学系,芝加哥大学物理博士,杨振宁先生的同学。现在以97岁高龄,依然坚持研讨作业,寻觅下一个超级电池。

M. Stanley Whittingham,纽约州立大学Binghamton 分校化学和资料科学与工程教授,锂电池研讨前驱。1941年出世,本科、硕士和博士均结业于牛津大学。参加Binghamton之前,长时刻在石油公司Exxon作业,从事电池研制。

吉野彰 (Akira Yoshino),1948年生于日本。1972年吉野彰结业于京都大学大学院工学研讨专业。智能手机和电动轿车运用的锂离子电池的开发者、旭化成公司研讨员,旭化成株式会社吉野研讨室室长,仍是京都大学大学院工学研讨专业特命教授。

为什么是锂电池?

为什么是锂电池得奖?信任很多人会有这样的疑问。要回答这个问题,有必要先看看诺贝尔的遗言:

The said interest shall be divided into five equal parts, /- - -/ one part to the person who shall have made the most important chemical discovery or improvement ...

也便是说,诺贝尔化学奖应该颁发做出最重要化学作业的人。锂电池是这样的一个发现么?请各位抚躬自问,一天有多少时刻花在手机上、微信上?没有锂电池,这一切很难幻想!

从商务到休闲,从阅读到游戏,老爷子的锂电池让您的移动日子成为可能!

在走进老爷子的国际之前,让我们先退一步,回想曩昔六七十年最重要的一些技能创造和前进。不论您是穆斯林仍是基督徒,信仰释迦牟尼仍是老庄,您是否注意到,有两样东西现在无所不在,对社会和经济发生巨大的冲击,彻底改变了人们的作业和日子?第一个是三极管,贝尔试验室的产品,拓荒了电子时代,催生了Intel和Microsoft,促成了信息革新,并且早在1956年就取得诺贝尔奖。第二个便是锂电池!是它给三极管插上了翅膀,让您的移动日子和作业成为可能。没有它就没有笔记本电脑、智能手机和平板;没有它就没有苹果的重生、没有三星、没有特斯拉;没有它就没有微信的鼓起、没有知社学术圈,当然也就没有林林总总的自媒体。

咱总算也和诺贝尔奖密切触摸一次啦!现在知道,为什么要把诺贝尔奖给锂电池了么?那锂电池和Goodenough老爷子,又有什么根由呢?

为什么给老爷子?

在走近锂电池的前生后世之前,让我们先八卦一点老先生的花絮。陈旧爷子在家排行老二,能够说是出世在书香门第,老爸是耶鲁教授,兄弟姐妹也都在学术圈混。不幸的是爸爸妈妈联系恶劣,殃及池鱼,12岁就把他送去读寄宿校园。因而Goodenough和爸爸妈妈联系十分冷淡,简直历来不提他们。他在中学好像也并不好好读书,不过终究仍是去了耶鲁念数学,结业成果优异。Goodenough的家庭布景和孩提时代生长阅历,看起来和知社学术圈前段介绍的LIGO之父 Weiss有很大的相似性。

大学结业之后Goodenough去从戎,远赴欧洲战场打第二次国际大战,传言还参加过诺曼底登陆。战后他驻扎在葡萄牙,做陆军上尉。这个时分幸运之神敲门,一份电报过来,让他48小时之内回到华盛顿报导。本来政府有一笔没花完的钱,要用来送21名军人去念研讨生,一个耶鲁教授引荐了他。所以 Goodenough来到芝加哥大学念物理,尽管他本科压根就没有修过科学课程。那一年他24岁。

芝加哥大学物理系那个时代高人满座,大师聚集,包含费米和泰勒,当然还有跟着泰勒念博士的杨振宁。年青的Goodenoguh上课的时分,一个教授问他, 我真不知道你来干嘛!但凡在物理上做出点什么名堂的人,在你这把年岁早就现已做出来了:

I don’t understand you veterans. Don’t you know that anyone who has ever done anything significant in physics has already done it by the time he was your age?

这话简直是一语成谶:杨老十分年青的时分就得了诺贝尔,陈旧90多岁了才得到他应得的荣誉,还不是物理的。

不过Goodenough好歹仍是从芝加哥大学物理博士结业了,之后去了MIT Lincoln试验室,在美国空军赞助下研讨防空体系所用到的存储元件。这期间他发现了磁性资料中所谓的Goodenough-Kanamori原则,描绘原子间自旋的相互作用。到了六七十时代,石油危机引发广泛注重,Goodenough开端将注意力转向动力存储。但是动力范畴的研讨归于美国动力部的范畴,和空军无关,老爷子也碰到了经费问题。幸运之神这时再次敲门,牛津大学要在无机化学方向找个教授,Goodenough被选中了,尽管他只修过两门大学本科化学课。到了牛津,Goodenough因严峻而声名远扬。他教的一门物理课第一堂来了165个学生,教室里边风雨不透。比及第二堂的时分,只回来了8个学生,我们都被他吓跑了。

回到锂电池的缘起,还得从上个世纪的石油危机说起。在二十世纪初轿车刚刚呈现的时分,电动轿车其实大行其道,但终究被汽油车所筛选。到了上世纪70时代,迸发国际动力危机,石油供应缺少,促进我们开端从头注重电动车,这样从前显得很庸俗的电池,开端引起人们的注重。这个时分 Goodenough刚刚从麻省理工学院换岗到牛津,而另一个锂电池前驱Whittingham则刚从斯坦福去石油巨子 Exxon作业。

开端的电动轿车用的是铅酸电池,19世纪中期创造的。1966年,福特轿车公司推出了新式的NaS电池,S做阴极Na做阳极,较铅酸电池轻并且能量密度高。听起来是不错,仅仅其作业温度高达300摄氏度,而Na在98度就消融,遇见空气就着火,明显安全很成问题。尽管如此,福特宣称NaS电池轿车能够跑200英里,充电只需求一个小时,即使今日,这也是有招引力的。所以其时大伙都涌向电池,研讨热度和今日有一拼。

Whittingham 1968年结业后在斯坦福做了几年博后,发现锂离子能够在层状资料TiS2可逆的嵌入分出,适合做电池阴极,在室温下就能作业,分量也轻,引起了很大的反应。1972年,Exxon 把他挖了曩昔,用TiS2 和 Li金属做电极,开发出国际上第一个锂电池,1976年取得专利。这是一个极大的前进,锂电池轻盈并且高能,移动电子呈现曙光。不过这个电池极不有用,价格昂贵,也有很大的安全隐患。Exxon 终究抛弃了这个项目。

这个时分, Goodenough 老先生出手了,他预见用金属氧化物做阴极,能够处理TiS2的问题,并且电压更高,能量密度更大。在牛津,他找了两博士后,搜索适宜的金属氧化物,能嵌入分出更多的锂离子而坚持结构安稳。1980年,他们找到了奇特的LiCoO2,也是层状的,便是下面这个结构。简直能够必定,它就在你的手机和电脑里。这一年,老爷子现已58岁,真可谓大器晚成。当然他在此之前,现已在磁性资料范畴做出了杰出贡献。电化学其时对他而言,归于玩票性质。

Goodenough这项发现,从试验室到商业商场,仍是经过了10余年的时刻。1991年,索尼推出了国际第一个商用锂电池,开端是用于相机,渐渐就无所不在了。不过最初谁也没有预料到锂电池有如此大的造化,牛津大学回绝为此申请专利,想必肠子都悔青了,老爷子在这里边没有捞到半点经济实惠。

不过Goodenough并没有停步于此。LiCoO2的层状结构使锂离子输运限于二维平面,因而他和他的博士后们期望寻觅新的电极资料,经过锂离子的三维输运,提高电池倍率功能。1982他们就发现了尖晶石结构的LiMn2O4,较LiCoO2更为安全廉价。1986年,Goodenough回到美国,到德克萨斯大学持续从事电池研讨。到了1993年,日本电讯(NTT)将Shigeto Osada送到他的试验室,和他的博士后Akshaya Padhi持续寻觅更好的尖晶石结构电极。这一搜索及其艰苦,Co, Mn, V等一系列元素均不抱负。终究只剩下Fe和P的组合。Goodenough对这一组合的尖晶石结构持怀疑态度,而Padhi证明了他的猜想,得到了橄榄树结构的LiFePO4,功能超群!继LiCoO2和LiMn2O4之后,Goodenough研讨组发现了第三个明星电极。

但是,Goodenough不知道的是,Osada现已悄悄把这一成果向NTT报告,而NTT则敏捷开端推动作业,并在1995年11月悄悄地申请了专利。比及1996年Goodenough得知这一音讯的时分,十分愤恨:他是一个特务,老爷子对Padhi吼道,赶忙把你所做的试验都记载下来!随后德克萨斯大学将NTT告上了法庭,价值5亿美金。这样的试验记载对这以后的专利大战至关重要。

还嫌不行乱,麻省理工学院资料系的华人教授Yet-Ming Chiang也参加战局,申请了自己的专利,并创办了电池公司A123,开展根据LiFePO4的动力电池。知识产权的三国大战精彩纷呈,到2008年,A123成功游说欧洲法庭取消了Goodenough的专利,LiFePO4技能一会儿变得对所有人都免费。比亚迪推出了LiFePO4的电动轿车,更招引了Warren Buffett花费 2亿3千万美金收买其10%的股份。而A123在2009年上市,融资将近6亿美金。这是Yet-Ming Chiang教授第三个上市公司,MIT的立异才能可见一斑!不过A123在2012年宣告破产!终究,NTT与德州大学庭外和解,向其付出3千万美金以及往后出售的一些赢利。

不过老爷子的任务没有完毕。自他发现LiCoO2,30多年曩昔了,锂电池驱动的电动轿车仍是难以与内燃机车竞赛,可再生动力的电池存储也面对巨大的应战。这个国际依然需求下一个超级电池处理这些问题,而Goodenough觉得他还有下一个好的主见,“我要在脱胎换骨之前处理这些问题。我只要92岁,还有一些时刻。”

I want to solve the problem before I throw my chips in. I’m only 92. I still have time to go.

假如拜访德州奥斯汀,在美丽的德克萨斯大校园园,你或许会幸运地遇见这个白叟。他97岁了,每天都还来大学上班,不是猫在自己小工作室里捣鼓,便是呆在试验室里和那些比他重孙辈还小的博士后们评论。这,便是一位97岁白叟的传奇人生。让我们热烈祝贺老爷子荣获诺贝尔奖,并祝陈旧爷子和杨老相同青春永驻!

参考资料 http://qz.com/338767/the-man-who-brought-us-the-lithium-ion-battery-at-57-has-an-idea-for-a-new-one-at-92/

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