哀悼!鋰電池之父去世,97歲獲諾貝爾獎,「想讓汽車尾氣在全世界消失」

證券時報 發佈 2023-11-28T20:53:25.895561+00:00

當地時間6月25日,2019年諾貝爾化學獎得主、被譽為鋰電池之父的約翰·古迪納夫(JohnB.Goodenough)去世,享年100歲。

當地時間6月25日,2019年諾貝爾化學獎得主、被譽為鋰電池之父的約翰·古迪納夫(JohnB.Goodenough)去世,享年100歲。

古迪納夫是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發明人,他的研究使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩定,並推動鋰電池實現了商業化,開啟了電子設備便攜化進程。

1991年,日本索尼在採用古迪納夫關於鈷酸鋰的研究成果後製成世界上第一款商用鋰電池,從此手機、照相機、手持攝像機乃至電動汽車等領域各自步入了可攜式新能源時代。

古迪納夫曾說:「我想解決汽車的問題。我想讓汽車尾氣從全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到這一天。」

童年「不夠好」

北京時間2019年10月9日17時45分,2019年諾貝爾化學獎揭曉,美國科學家約翰·古迪納夫、英裔美國科學家斯坦利·惠廷厄姆與日本科學家吉野彰共同獲得此獎,以表彰他們在鋰離子電池領域作出的突出貢獻。

約翰·古迪納夫是美國固體物理學家,任教於美國德州大學奧斯汀分校,為該校的機械工程和材料科學教授。在2019年摘得諾貝爾化學獎時,古迪納夫97歲,成為有史以來年齡最大的諾貝爾獎獲得者。

儘管姓「足夠好(Goodenough)」,古迪納夫的童年卻不盡人意。

1922年,古迪納夫出生在美國的一個富裕家庭,父親是大學教師。按理來說,他的童年應該無憂無慮。然而,由於父母關係緊張,他兒時的記憶里充斥著爭吵聲。

在古迪納夫考進耶魯大學前夕,父母正式離婚。由於和家裡關係不好,臨出發前,父親只給了他35美元,而當時耶魯一年的學費是900美元。之後,古迪納夫靠給有錢人家的孩子當家教掙得學費,再也沒問家裡要過一分錢。

他最早在美國耶魯大學就讀的專業是文學,後來轉為數學,而化學只是大一時的選修課。

1944年,他在耶魯大學獲得數學學士學位。畢業後正好趕上二戰,他加入了美國空軍,不過他沒當成飛行員,而是被派到太平洋的一個海島上收集氣象數據。

兩年後,古迪納夫退伍,帶著科研夢想進入芝加哥大學進修物理。在芝加哥的那幾年,他專注於研究固體物理,打下了堅實的理論基礎。更幸運的是,他的導師是個牛人——物理學家齊納。齊納在30歲時已經發明了齊納二極體,享譽業界。

在齊納的指導下,古德納夫的主攻方向是固態物理學。他在1951年、1952年分別獲得芝加哥大學物理學碩士、博士學位。

博士畢業後,古德納夫被推薦進入麻省理工學院林肯實驗室,在這裡主攻固體磁性的相關研究,也就是後來的電腦內存。這是他第一次接觸到鋰離子在固體中的遷移,隨後又開始固態陶瓷的基礎研究。其間,他應邀負責美國福特公司的一個電池研究項目。這是他首次接觸電池和電化學,時年47歲。

開啟電子設備便攜化時代

在離開美國林肯實驗室後,古德納夫進入牛津大學化學系無機化學實驗室。彼時,20世紀70年代的石油危機催生了對新能源儲能的需求,電池研發形成熱潮,以金屬鋰作為部分正極材料製成新型電池也是一大趨勢。但由於金屬鋰化學特性過於活潑,這種電池具有易爆炸的潛在危險。

面對這種情況,古德納夫有自信可以發明出一款更加完美的鋰電池,於是他決定研究如何用新的電極材料避免鋰電池的爆炸,並存儲更多的電能。

有了這樣的想法後,古德納夫立即行動了起來。經過4年的時間,他們將鈷酸鋰作為電池的陰極,將除鋰之外的金屬材料作為正極,發現能夠實現高密度的能量儲存。這一發現為鋰離子電池的發展鋪平了道路,促成了可充電鋰離子電池的廣泛應用。

同一時間,日本索尼的化學家研發出了鋰電池可用的石墨負極材料,但是卻沒有合適的正極材料與之進行匹配。而古德納夫的鈷酸鋰陰極正是他們迫切在找的正極材料。

1991年,索尼將鈷酸鋰和石墨結合,開發出了全新的可充電鋰電池。這種鋰電池一經問世,立刻受到市場歡迎,古德納夫因此馳名遐邇。

然而古迪納夫的腳步並沒有就此停止,因為鈷酸鋰也有自己的缺點——價格昂貴。

1997年,古迪納夫又拿出了一項震驚世界的鋰電池材料——磷酸鐵鋰。這種電池材料的問世,讓電子產品的生產成本降低,從而具備了大規模普及的基礎。

鋰電池發展看中國

A股與鋰電池的聯繫,始於1998年。

萬得數據顯示,國內最早出現鋰電池業務的上市公司是東湖高新。1998年2月上市的東湖高新在招股說明書中稱,武漢力興電源股份有限公司是本公司的控股企業,本公司擁有其60.25%股份。該公司主要從事鋰電池系列產品的生產銷售,擁有全國一流的12條電池生產線,生產能力為8000萬隻扣式鋰電池,500萬隻柱式電池。該公司電池產品的規模、質量、品種在全國電池行業處於領先地位,是我國鋰電池研究、開發、生產最大的綜合基地之一。

而經過了二十餘年的發展,鋰電池板塊已成為A股不可或缺的一部分。

萬得數據顯示,截至2023年6月26日,A股鋰電池板塊總市值達3.77萬億元,近十年累計增長1681%。工業和信息化部數據顯示,2022年我國鋰離子電池產量同比增長超130%,行業總產值突破1.2萬億元。

目前,中國已建成全球最大的鋰電池產能,並擁有全球最大的鋰電池消費市場。

研究機構EVTank發布的《中國鋰離子電池行業發展白皮書(2023年)》顯示,2022年,中國鋰離子電池出貨量達到660.8GWh,同比增長97.7%,在全球鋰離子電池總體出貨量的占比達69%。

由賽迪顧問與四川省遂寧市射洪市政府發布的《2022年中國鋰電產業發展指數(遂寧指數)》顯示,2022年全球鋰電池市場規模超過1100.0GWh,其中中國鋰電池市場規模750.0GWh,占全球比重近七成,鋰電池全球市場占有率進一步提高,已連續六年成為全球最大的鋰電池市場。

責編:葉舒筠

校對:陶謙

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