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多亏了今年的诺贝尔化学奖得主,你才能每天舒舒服服玩手机

2019年10月19日 20:07 来源:科迈信息网 编辑:admin

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ag8879环亚|开户众所周知啊,就在昨天,2019 年的诺贝尔化学奖揭晓:美国科学家 John B. Goodenough,美国科学家 M. Stanley Whittingham 以及日本科学家 Akira Yoshino 获得了这份荣耀。

这次的获奖名单公布,也意味着诞生了历史上年纪最大的诺贝尔奖得主,已经 97 岁高龄的美国科学家 John B. Goodenough 。( 左一 )

当然了我们也可以叫他足够好先生 ,简称好先生~

而这次好先生能够获得诺贝尔化学家简直就是众望所归, 已经 97 高龄的他依旧奋战在科研的第一线。

看来想要获得诺贝尔奖除了你自身技术过硬以外,好先生在接受采访时表示还要活的足够久。。。

这次诺奖获奖的理由是他们对于锂离子电池的做出的杰出贡献,要不是他,差友们现在哪能够舒舒服服的躺在床上玩手机?

所以今天差评君想和大家聊聊的就是这位好先生颇为传奇的一生,以及他在锂电池的商用化方面所作出的贡献。

1922 年 7 月 25 日,好先生在德国耶拿出生了,他的一家人都是学霸:老爸在哈佛大学拿完博士学位以后去了耶鲁教书,哥哥是宾州大学人类学家。

但,哪怕出生在这样一个书香门第,好先生在成为科学家的路上却从来不是一帆风顺 —— 他从小患有先天读写困难症。

尽管如此,好先生还是克服了种种困难,考入耶鲁大学。

1930年代的耶鲁校园

在耶鲁上学的日子里,好先生已经开始展现一个学霸的基本素养。他最开始学习的是古典文学系,之后转到了哲学系,结果阴差阳错的,在一节数学课上,好先生的教授看中了他的天赋,忽悠好先生来念个数学系。

1943 年好先生凭借班上最优异的成绩,他获得了耶鲁大学的数学学士学位。

毕业之后,二战也随着爆发,国难当前,好先生没有选择他的学术研究,而是加入了美国空军,在太平洋的一个小岛上研究起了气象。

在服兵役期间,好先生也没有闲着读起了 Whitehead 着作的 《科学与现代世界》,好先生发现物理好像比较有意思。

退役后,好先生已经 30 岁了。但是他心中的学习物理的种子已经被埋下,于是这位学霸打算去芝加哥大学攻读物理学硕士。

尽管在录取他的时候,面试官嘲笑过好先生都 30 岁了还来考大学,但他的导师物理学家齐纳并没有嫌弃这位大龄学生,差友们可能不知道这位齐纳先生同样也是一位诺贝尔奖的获得者。

物理学家齐纳

事实证明齐纳眼光还是犀利,好先生因为学术成果优异,硕士念完直接被奖励了一个博士学位。

而在好先生攻读物理学的这段时间,他第一次接触到了锂离子在固体中的迁移现象,这也为他研究锂电池埋下了伏笔。

1976 年,好先生已经 54 岁高龄了。他进入了牛津大学任教并且担任起了无机化学实验室的负责人。

同年,和好先生同时获奖的化学家斯坦利·惠廷厄姆,在石油巨头埃克森公司工作时已经发明了锂电池并且申请了全世界第一个相关专利。。。不过那时候的锂电池还不够实用。

最早的锂电池正极的材料使用的是硫化钛,但硫化钛的化学属性非常不稳定。在电池充电的过程中一言不合就可能爆炸,并且很不耐用,内部的原料极其容易衰竭。

简直就是一块不知道什么时候会爆炸的炸弹。

想要量产并且商用?更加不可能。

当时在无机化学实验室做研究的好先生觉得,如果锂电池的正极材料能够用一种更加稳定的物质代替,一定能把锂电池推广开来。

于是他把目光投向了金属氧化物,在经过 4 年的研究后,好先生最终确定了金属钴作为正极的材料。

同年,在索尼的研究部门工作的科学家吉野彰发现:锂电池的负极材料可以用石墨来代替。

仿佛上天注定了这场缘分:惠廷厄姆发明了锂电池的雏形,吉野彰找到了锂电池最佳的负极材料,而好先生找到了最佳的正极材料。

因此这三位也就顺理成章地在今年共同获得了诺贝尔化学奖。

大家一拍结合,将钴酸锂和石墨一结合,产生了一场改变人类的化学反应。开发了可反复充电,并且比较稳定的钴酸锂电池。

而人类在电池领域的研究由此也跨出了关键性的一步,解决了锂电池的稳定性问题。

钴酸锂晶体结构

不过钴酸锂电池也不是完美的,在随后的大规模应用中,缺点也慢慢暴露出来,钴是一种价格昂贵的小金属,并且它的循环性很差,废弃之后还会造成严重的污染,这个问题一直困扰着锂电池的市场。

等到 1997 年这位超长待机的好先生已经 75 岁高龄了。

但是他的电池研究还在继续,他想要寻找出一种更加便宜的正极材料,在苦心研读元素周期表并结合大量实验以后,好先生发现了一种非常稳定的晶体结构——橄榄石结构。

磷酸铁锂晶体结构

一种更加廉价的正极材料 —— 磷酸铁锂被发现,橄榄石结构的磷酸铁锂电池具备的成本低、充放电效能高、使用寿命长、热稳定性高等优势。

而他的研究又将锂电池的发展推进了一大步,解决了锂电池价格的问题。

科学研究的道路是无止境的,随着新材料的出现,问题也一直都会出现。在磷酸铁锂电池的使用过程中,会有部分锂原子沉积在电极表面,形成枝晶( 固溶体晶粒内部化学成分的不均匀现象 )造成电池短路甚至引起爆炸。

所以,枝晶问题从未得到根本解决,安全隐患仍在。

并且锂离子电池中所使用的电解液是一种有机物的混合液体,易燃易爆,这也是飞机等禁运锂离子电池的重要原因。

好先生再次开始了他的研究,他想要尽己所能的把电池做到最好,就像他的名字一样。

为了提高电池的安全性,90 岁高龄的好先生开始投入到全固态电池的研究中。

四年之后好先生用全固态电池将原先的液态有机电解池换成一种全新的固态电解质。固态电解质不仅能够保证原有的储电性能,还能防止枝晶问题的产生,而且更安全,更廉价。

好先生 30 岁正式入行在 67 年间,为锂电池带来了三次重大的革命。

说他是锂电池之父,一点都不夸张,牛津大学在好先生当年实验室门外竖起了牌匾,纪念钴酸锂的发现,而好先生的名字排在了第一位。

有了好用廉价的锂电池,才让各种电子设备可以随身携带:智能手机、笔记本电脑甚至电动车。

如今 97 高龄的好先生获得了诺贝尔奖,已经功成名就了,以后的大学生课本里都会有他的名字。

但是在去年的一次采访中好先生表示:“ 我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从高速公路上消失。我希望死前的能够看到这一天,我今年 96 岁,我还有时间。”

老骥伏枥志在千里,在电池的道路上,好先生用自己的行动告诉你:好还不够,我要足够好!

从小时候不被看好,到考上耶鲁大学,最初读文学,转系到哲学,拿到数学学士,成为物理博士,最终获得诺贝尔化学奖,确实,他的一生是活着的传奇。

最后愿好先生身体健康,同时也恭喜三位杰出化学家获得了诺贝尔化学奖。

要不是他们在电池技术上作出的突破,就没有我们现在这么丰富的科技生活。

“你凭什么不努力?”

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