手機、筆記本電腦、新能源汽車，當我們已經對身邊這些“移動”電子設備更輕便、續(xù)航更久的迭代習以為常，昨天公布的2019年諾貝爾化學獎卻帶來了一個熟悉而又陌生的新視角——鋰電池的發(fā)明與綠色能源革命還在進行時。美國德州大學奧斯汀分校教授約翰·班寧斯特·古迪納夫（John. B. Goodenough）、紐約州立大學賓漢姆頓分校教授斯坦利·威廷漢（M.Stanley Whittingham）以及日本名城大學教授吉野彰（Akira Yoshino），因在鋰電池領域的突出貢獻，一同摘得本年度諾獎?；仡櫵麄兊呢暙I，正是一場聚焦能源的產學研接力長跑，而且，包括97歲高齡的古迪納夫，科學家們仍在賽道上為了更可持續(xù)的未來努力向前。

　　圖說：磷酸鐵鋰電池技術的發(fā)展 來源/采訪對象供圖（下同）

 

　　擺脫石油依賴，把電“存”起來

 

　　如何擺脫石油燃料、解決能源危機，這是上世紀70年代初的石油危機爆發(fā)時科學家們前行的動力，引發(fā)了電化學儲能技術的廣泛研究。其中包括發(fā)現(xiàn)過渡金屬氧化物作為新型陰極材料、推出首款可充電鋰電池原型樣品的威廷漢，發(fā)現(xiàn)更適合的陰極材料、并且令電池能更安全、輸出電能更多的古迪納夫，以及優(yōu)化鋰電池性能、與古迪納夫合作將學術成果轉化到產業(yè)的吉野彰。

 

　　三人獲獎，上海交通大學化學化工學院馬紫峰教授既感到振奮又覺得實屬“意料之中”。今年1月，馬紫峰為國際學術旗艦期刊Chem撰文——《LiFePO4的前世今生：從基礎研究到工業(yè)應用》，闡述了鋰離子電池從基礎研究到商業(yè)化應用的前世和今生，其中就提到這三位科學家里程碑式的貢獻。馬紫峰教授認為，“三位科學家都解決了‘卡脖子’技術中的關鍵科學問題，在相關基礎研究上下功夫，通過與企業(yè)合作提高了科研成果轉化效率，是真正將科研的意義發(fā)揮到最大。”

 

　　“諾貝爾化學獎只要頒給鋰離子電池領域，一定繞不開老爺子（即今年97歲高齡的古迪納夫）。”上海科技大學物質科學與技術學院教授米啟兮告訴記者，“另兩位得主則體現(xiàn)了諾獎評委會一貫的標準：除了最主要的貢獻者，也要獎勵‘在黑暗中推開第一扇光明之門’的科學家。”

 

　　圖說：馬紫峰在化學旗艦期刊Chem撰文《LiFePO4的前世今生：從基礎研究到工業(yè)應用》

 

　　能源賽道上的集體智慧和漫漫接力

 

　　吉野彰曾說：“電池技術是復雜又困難的學科交叉領域，它的發(fā)展需要多方面的專家。在我看來，鋰離子電池是集體智慧的成果。”鋰電池是科學家匯聚綠色能源的智慧結晶，三位新科諾獎得主至今也依然耕耘在這一領域，他們的研究為鋰電池的發(fā)明和發(fā)展奠定了基礎。三人都與中國科學家多有合作，他們都曾來過中國。馬紫峰與威廷漢更是每年要見好幾次，今年還曾邀請他來滬，并共赴紹興參加第14屆中美電動汽車與電池技術信息交流會。

 

　　通向綠色能源是世界各國科學家們共同的征程，其中的“接力”也已有中國研究者在領跑。“磷酸鐵鋰電池作為綠色二次電池，由于能量密度較高，安全性好、循環(huán)壽命長，將在未來動力與儲能電池領域被廣泛應用。無論是在電動運輸工具（新能源汽車、軌道交通、物流車等）以及智能電網儲能系統(tǒng)等，中國在磷酸鐵鋰電池應用領域的研發(fā)與生產已經走在了世界前沿。”馬紫峰教授說。2002年以來，中國工程院院士、北京理工大學吳鋒教授和馬紫峰教授先后領銜多個國家973計劃項目，聯(lián)合來自上海交通大學、北京理工大學、清華大學、復旦大學、南開大學和廈門大學的技術專家，與比亞迪、寧德時代等企業(yè)展開了動力鋰電池材料以及應用的技術開發(fā)。目前，以動力鋰電池為動力源的電動汽車和混合動力電動汽車的全球銷量超過100萬。馬紫峰團隊完成的“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應用過程關鍵技術”項目榮獲2018年度國家科學技術進步獎二等獎。

 

　　來自上?？萍即髮W物質學院的劉巍教授帶領課題組，近期也在鋰離子電池的電極材料方面取得重要進展：科研團隊突破傳統(tǒng)電極結構，開發(fā)了具有致密結構、高負載量、低成本的新型電極結構。她告訴記者，未來鋰電池將朝著大規(guī)模儲能方向發(fā)展。“鋰電池將會在電動汽車上取代部分還在使用的鎳氫電池，更重要的是，新能源光伏發(fā)電和風力發(fā)電需要穩(wěn)定的儲電裝置，需要有高能量密度的鋰離子電池來儲能。”據(jù)劉巍介紹，目前一大研究熱點是在固態(tài)鋰電池中，用鋰金屬作為負極來取代現(xiàn)在的石墨負極，如此比容量能提高約十倍。

 

　　最年長的“領跑者”

 

　　古迪納夫是目前獲諾貝爾獎時年齡最大的科學家，可他至今每天都到實驗室，親自帶學生、指導團隊科研。參與和古迪納夫教授團隊在光電催化領域的合作研究，上海交大特別研究員潘云翔最有感觸，對老爺子在科研和教學投入的激情，他用“不可思議”來形容。“讀文獻、參與學術會議、和年輕研究員一起交流討論，老先生始終活躍在科研一線，對前沿科學保持好奇心和鉆研精神。”潘云翔說，“他精神矍鑠，比我們還細致，總是能夠敏銳發(fā)現(xiàn)問題。”

 

　　老先生治學嚴謹也令潘云翔感動又感激，他對科研精益求精，會揪住每一個可能產生疑問的細節(jié)，要求大家通過實驗或理論驗證；一筆一筆，一次一次，老先生總是選擇以“更有效率”也“更有人情味”的方式，親筆為遠隔大洋的學生認真修改論文。合作期間，潘云翔與團隊發(fā)表的論文刊登在領域內頂級期刊，年輕中國研究者的名字與這位泰斗級科學家一起出現(xiàn)在作者欄。

 

　　被譽為“鋰電池之父”的古迪納夫，人生充滿傳奇色彩。他是二戰(zhàn)老兵，還曾是楊振寧在芝加哥大學物理系的同學。1957年，楊振寧與李政道分享諾貝爾物理學獎。誰曾想，62年后，他的同學古迪納夫獲得了諾貝爾化學獎。事實上，數(shù)十年來，他一直是鋰電池領域的“足夠好”（其姓氏Goodenough的中文意思）先生，任憑歲月荏苒，始終懷著對科學的好奇之心。

 

　　有人說，有的人需要諾貝爾獎為自己增輝，而有的人的獲獎則是讓諾貝爾獎增輝。這位獲獎時年齡最大的科學家無疑屬于后者！97歲的“足夠好”，還在潛心尋找下一個超級電池。