锂电池的发明值得全人类致敬

瑞典皇家科学院9日宣布，将2019年诺贝尔化学奖授予来自美国的科学家约翰·古迪纳夫（左）、斯坦利·惠廷厄姆（中）和日本科学家吉野彰（右），以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。 新华社发

      
       北京时间昨天17时45分，瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予美国化学家斯坦利·惠廷厄姆、约翰·古迪纳夫和日本化学家吉野彰，以表彰他们对锂离子电池开发所作出的开创性贡献。“锂离子电池终于得奖了！”这是从科学家到普通大众得知获奖消息时的第一反应。从几乎天天不离手的手机、笔记本电脑，到绿色清洁的电动汽车、探索宇宙的航天设备，这项“让电能随身携带变成可能”的发明，给整个人类社会带来了巨大变化。回溯将它带到人间的历程，三位获奖者值得全人类为他们献上敬意。
      
       摆脱电线羁绊，开启人类生活崭新时代
      
       如果没有锂电池，手机、平板电脑、手提电脑就不可能像今天这样被如此广泛地应用——锂电池使很多耗电量较大的电器设备摆脱了电线的羁绊，成为可随身携带、长时间使用的“口袋装备”。
      
       两个电极加上电解液，就构成了电池。然而，要让电池的性能不断提升，却需要科学家持之以恒地寻找新材料。
      
       1976年，任职于美国埃克森美孚公司的斯坦利·惠廷厄姆在美国《科学》杂志上发表论文，提出了锂离子电池的最初概念模型：二硫化钛与锂有望成为一种全新的电池系统——这两者之间的电化学反应非常迅速，且在环境温度下是可逆的。这表明我们可以给这种电池充电。
      
       然而，当时每公斤售价1000美元的二硫化钛显然不适合用来生产大众使用的电池，而且还有恶臭与毒性，金属锂也很容易爆炸。于是这个项目的商用化就此被放弃。
      
       令人兴奋的是，古迪纳夫研究团队在1980年找到了钴酸锂作为新型电池的阴极材料，现在所有便携式电子设备的电池都采用这种阴极。吉野彰则与同事一起发现了聚乙炔这种阳极材料。利用钴酸锂和聚乙炔，吉野彰于1985年制造出了世界上第一块现代锂电池。1991年，索尼与旭化成株式会社共同推出了第一块商业化的锂电池。
      
       自那以后，一个崭新的时代到来了。如今，随便拿起一件小巧的手持设备，里面都嵌着本年度诺贝尔化学奖的贡献。“为锂电池寻找合适的材料，其实是一个漫长的过程。”吉野彰在接受诺奖揭晓现场的电话连线时说，他从1981年开始这项工作，直到1985年才完成，“这是一项受好奇心驱使的科研，最终惠及了全人类”。
      
       超长待机的“足够好爷爷”，总能笑到最后
      
       被网友亲切称为“足够好爷爷”的古迪纳夫（其姓氏Goodenough中文意为“足够好”），以97岁高龄刷新了诺奖得主获奖时最高龄纪录。此前的高龄获奖纪录保持者是90岁时获得2007年诺贝尔经济学奖的里奥尼德·赫维克兹。
      
       “这真是不寻常的一天！我太惊讶了！这是我所有能说的，我太高兴了！”得知获奖消息后，古迪纳夫录制了一段小视频，他说：“一早被诺贝尔奖叫醒太棒了！”其实，自2010年起，被誉为“锂电池之父”的古迪纳夫就是每年诺奖预测的热门候选人，已连续“陪跑”多年。2016年，他的好友甚至已经为他准备好了庆祝蛋糕，可还是没能如愿。不过，就在他临近百岁时，终于幸运地在有生之年等到了这个全球科学界的终极荣誉，有人因此将他比作一枚“超长待机的锂电池”。
      
       在昨天诺贝尔化学奖揭晓的新闻发布会上，人们关心古迪纳夫能否亲自出席今年12月举行的诺贝尔奖颁奖典礼。“他的名字似乎昭示着他的好运，不管做什么，总在开始不被人看好，却能笑到最后。”这是熟悉古迪纳夫的科研同道们的共识。就在第一代锂电池实现商用化之后，古迪纳夫还带领研究团队不断开发更好的锂电池。即便年逾九十之后，他又与同事构想起新一代超级电池……
      
       一场波及中国的专利官司，最终中国胜诉了
      
       关于今年诺贝尔化学奖，更具戏剧色彩的，还有一场围绕锂电池专利的激烈争夺。一本名为《锂电战争》的书籍，记载和讨论了锂电池发明者的是非功过。
      
       随着锂电池技术的不断发展，一场专利官司甚至还波及了中国。磷酸铁锂是一种重要的锂电池阴极材料，本世纪初，古迪纳夫将相关专利卖给了一家加拿大公司。几乎同时，上海交通大学教授马紫峰与比亚迪团队自主研发出多项磷酸铁锂材料合成与应用技术，并申请了专利。随着磷酸铁锂应用前景的日趋明朗，加拿大魁北克水电公司向中国发起专利诉讼。对此，中国电池工业协会拿出各种专利和论文证据，证明我国磷酸铁锂技术的创新点，最终打赢了这场专利官司，古迪纳夫转让给魁北克水电公司的这项专利在中国宣告无效。
      
       如今，中国已经成为世界上最大的磷酸铁锂生产国和应用国。由马紫峰团队完成的磷酸铁锂动力电池技术及其应用成果获得2018年国家科技进步奖二等奖。
      
       低调谦和的惠廷厄姆一直与中国电池技术研究者保持着良好的合作关系。就在今年，他还到浙江绍兴参加学术会议，并给中国同行不少支持和鼓励。