作者：甘曉 馮麗妃 高雅麗 程唯珈 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

從工作到生活，從閱讀到游戲，手機(jī)、筆記本電腦等便攜式移動(dòng)電子設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，都依賴于鋰電池。這項(xiàng)發(fā)明如同一道光，照亮了人類生活“說(shuō)走就走”的旅程。

北京時(shí)間10月9日下午，2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉。美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程和材料科學(xué)教授約翰?B?古迪納夫（John B. Goodenough）、美國(guó)紐約州立大學(xué)賓厄姆頓大學(xué)特聘教授M?斯坦利?威廷漢（M. Stanley Whittingham）和名古屋明治大學(xué)教授吉野彰（Akira Yoshino）分享了這一獎(jiǎng)項(xiàng)，以表彰其在鋰離子電池的發(fā)展方面作出的貢獻(xiàn)。

化學(xué)獎(jiǎng)夠化學(xué)嗎？

近幾年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)經(jīng)常被戲稱為“理綜獎(jiǎng)”，今年的鋰電池，應(yīng)該算是夠“化學(xué)”的一次頒獎(jiǎng)了。

中國(guó)科學(xué)院院士、南開大學(xué)副校長(zhǎng)陳軍說(shuō)：“這次獲獎(jiǎng)可以說(shuō)是眾望所歸。鋰離子電池研究屬于化學(xué)領(lǐng)域，三位科學(xué)家圍繞材料化學(xué)的科學(xué)問(wèn)題開展工作。化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給鋰離子電池，將極大推動(dòng)化學(xué)學(xué)科和相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展。”

其實(shí)，這次獲獎(jiǎng)的原創(chuàng)成果要追溯到20世紀(jì)70年代，他們?nèi)齻€(gè)人開創(chuàng)了鋰離子電池從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的路徑。

古迪納夫和威廷漢都在鋰離子電池正極材料方面做了基礎(chǔ)研究。威廷漢指出二硫化鈦是能作為正極的新一代固體材料，古迪納夫及團(tuán)隊(duì)表明鈷酸鋰（LiCoO2）能成為鋰電池的正極材料；而吉野彰與其同事則使用聚乙炔（polyacetylene）作為鋰離子電池負(fù)極材料，并取得了成功。1985年，吉野彰利用鈷酸鋰和聚乙炔分別作為正極和負(fù)極，制造出了第一塊現(xiàn)代鋰離子電池，并于1991年投入市場(chǎng)應(yīng)用。

“事實(shí)上，5年前我就在想，鋰離子電池應(yīng)該獲獎(jiǎng)了。它從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)，對(duì)現(xiàn)代人類社會(huì)的信息化、移動(dòng)化、智能化都起了很大的作用。”陳軍說(shuō)。

“足夠好”有多好？

古迪納夫以97歲的高齡，成為了年紀(jì)最大的諾獎(jiǎng)獲得者。由于自己的英文名字，他在中國(guó)被大家親切地稱為“足夠好”先生。不過(guò)大家好奇的是，“足夠好”先生“好”在哪里？

中科院化學(xué)研究所研究員辛森于2015年8月中旬到得州大學(xué)奧斯汀分校，今年5月回國(guó)，期間一直在古迪納夫的實(shí)驗(yàn)室做博士后。“我們的每一篇文章都是他親手改的。我還有他的手稿，改完之后，他會(huì)決定投哪個(gè)雜志，會(huì)給你建議，但最終他會(huì)聽取你的意見。他是思想開明的導(dǎo)師。”

“我們組的研究特征是偏實(shí)用化，但仍以基礎(chǔ)研究為主。古迪納夫平時(shí)只要沒事，就會(huì)出現(xiàn)在辦公室。”辛森說(shuō)。

在辛森的印象中，大家可以隨時(shí)找古迪納夫聊天，每個(gè)跟他相處的人都會(huì)覺得非常愉快。

“他對(duì)博士后也沒有特別多的要求，就是希望大家把日子過(guò)好、把學(xué)業(yè)做好。”辛森說(shuō)。

2008年，第十四屆國(guó)際鋰電池會(huì)議在天津舉辦，剛回國(guó)不久的陳軍作為大會(huì)秘書，負(fù)責(zé)接待威廷漢。在他的印象中，威廷漢為人和藹，喜歡中國(guó)美食，愛吃咕咾肉；在學(xué)術(shù)上，他對(duì)鋰電池有無(wú)窮的興趣。

“我在日本時(shí)，曾做過(guò)MoS2儲(chǔ)氫的研究，回國(guó)后開展TiS2儲(chǔ)鎂研究。當(dāng)我跟他提起TiS2，威廷漢眼睛一亮，跟我說(shuō)了很多當(dāng)初儲(chǔ)鋰的相關(guān)科研內(nèi)容，還跟我談到了為什么TiS2作為正極固體材料沒有產(chǎn)業(yè)化的原因。”陳軍說(shuō)。

中國(guó)航天科技集團(tuán)上海空間電源研究所研究員、副總工程師湯衛(wèi)平與吉野彰的交流相對(duì)較多。這位打眼看上去并不很顯眼的老人，對(duì)研發(fā)工作經(jīng)常說(shuō)的一句話就是：“思路要柔軟，工作要執(zhí)著”。

2017年，吉野彰來(lái)上海參加一次學(xué)術(shù)會(huì)議，感慨中國(guó)車用鋰電池發(fā)展之迅猛。同時(shí)，他還表示：“盡管技術(shù)千變?nèi)f化，但與之相對(duì)應(yīng)的科學(xué)研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡與突破才是科技的真正要義。”

“我想，除了他們的智慧外，執(zhí)著是三位身上都具備的品質(zhì)。古迪納夫今年97歲，吉野彰今年71歲，都還堅(jiān)持在科研第一線。”湯衛(wèi)平說(shuō)。

未來(lái)，路在何方？

這次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給鋰電池，無(wú)異于為相關(guān)的研究人員打了一劑“強(qiáng)心針”。

陳軍說(shuō)：“鋰電池的基礎(chǔ)研究，國(guó)際上公認(rèn)是美國(guó)領(lǐng)先，日本產(chǎn)業(yè)化做得最好。這些年中國(guó)培養(yǎng)了一批從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的人才隊(duì)伍，整體水平也步入國(guó)際先進(jìn)行列。”

武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授曹余良認(rèn)為，我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模世界最大，未來(lái)中國(guó)鋰離子發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)是如何把技術(shù)做得更好、產(chǎn)業(yè)做得更加完善。

陳軍表示，鋰電池的研究核心是正極、負(fù)極材料以及膈膜，它正朝著高容量、金屬化、固態(tài)化等方向發(fā)展。

辛森說(shuō)：“當(dāng)前，鋰電池能量密度要不斷往上做，就相當(dāng)于在相當(dāng)有限的空間內(nèi)塞入更多的鋰離子。但是，金屬鋰是堿金屬，本身化學(xué)性質(zhì)很活潑，肯定會(huì)帶來(lái)一些安全上的不確定性。怎么去穩(wěn)定正極和負(fù)極的化學(xué)安全性，這是鋰離子電池未來(lái)要做的一個(gè)重點(diǎn)。”

辛森表示，鋰屬于稀土資源，并不具備資源優(yōu)勢(shì)，因此除了鋰電池之外，還應(yīng)當(dāng)做一些其他電池資源的開發(fā)，比如鈉離子電池。

“客觀來(lái)講，鋰電池性能還沒有達(dá)到電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲(chǔ)能的要求。呼喚新的材料與體系，這也是下一步以及未來(lái)十年國(guó)內(nèi)追趕的方向。”陳軍說(shuō)。