手機(jī)、筆記本電腦、新能源汽車(chē)，當(dāng)我們已經(jīng)對(duì)身邊這些“移動(dòng)”電子設(shè)備更輕便、續(xù)航更久的迭代習(xí)以為常，昨天公布的2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)卻帶來(lái)了一個(gè)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(jìn)行時(shí)。美國(guó)德州大學(xué)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(xué)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(xué)教授吉野彰（Akira Yoshino），因在鋰電池領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，一同摘得本年度諾獎(jiǎng)。回顧他們的貢獻(xiàn)，正是一場(chǎng)聚焦能源的產(chǎn)學(xué)研接力長(zhǎng)跑，而且，包括97歲高齡的古迪納夫，科學(xué)家們?nèi)栽谫惖郎蠟榱烁沙掷m(xù)的未來(lái)努力向前。

　　圖說(shuō)：磷酸鐵鋰電池技術(shù)的發(fā)展 來(lái)源/采訪對(duì)象供圖（下同）

 

　　擺脫石油依賴，把電“存”起來(lái)

 

　　如何擺脫石油燃料、解決能源危機(jī)，這是上世紀(jì)70年代初的石油危機(jī)爆發(fā)時(shí)科學(xué)家們前行的動(dòng)力，引發(fā)了電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的廣泛研究。其中包括發(fā)現(xiàn)過(guò)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(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)的吉野彰。

 

　　三人獲獎(jiǎng)，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院馬紫峰教授既感到振奮又覺(jué)得實(shí)屬“意料之中”。今年1月，馬紫峰為國(guó)際學(xué)術(shù)旗艦期刊Chem撰文——《LiFePO4的前世今生：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用》，闡述了鋰離子電池從基礎(chǔ)研究到商業(yè)化應(yīng)用的前世和今生，其中就提到這三位科學(xué)家里程碑式的貢獻(xiàn)。馬紫峰教授認(rèn)為，“三位科學(xué)家都解決了‘卡脖子’技術(shù)中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，在相關(guān)基礎(chǔ)研究上下功夫，通過(guò)與企業(yè)合作提高了科研成果轉(zhuǎn)化效率，是真正將科研的意義發(fā)揮到最大。”

 

　　“諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)只要頒給鋰離子電池領(lǐng)域，一定繞不開(kāi)老爺子（即今年97歲高齡的古迪納夫）。”上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授米啟兮告訴記者，“另兩位得主則體現(xiàn)了諾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)一貫的標(biāo)準(zhǔn)：除了最主要的貢獻(xiàn)者，也要獎(jiǎng)勵(lì)‘在黑暗中推開(kāi)第一扇光明之門(mén)’的科學(xué)家。”

 

　　圖說(shuō)：馬紫峰在化學(xué)旗艦期刊Chem撰文《LiFePO4的前世今生：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用》

 

　　能源賽道上的集體智慧和漫漫接力

 

　　吉野彰曾說(shuō)：“電池技術(shù)是復(fù)雜又困難的學(xué)科交叉領(lǐng)域，它的發(fā)展需要多方面的專家。在我看來(lái)，鋰離子電池是集體智慧的成果。”鋰電池是科學(xué)家匯聚綠色能源的智慧結(jié)晶，三位新科諾獎(jiǎng)得主至今也依然耕耘在這一領(lǐng)域，他們的研究為鋰電池的發(fā)明和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。三人都與中國(guó)科學(xué)家多有合作，他們都曾來(lái)過(guò)中國(guó)。馬紫峰與威廷漢更是每年要見(jiàn)好幾次，今年還曾邀請(qǐng)他來(lái)滬，并共赴紹興參加第14屆中美電動(dòng)汽車(chē)與電池技術(shù)信息交流會(huì)。

 

　　通向綠色能源是世界各國(guó)科學(xué)家們共同的征程，其中的“接力”也已有中國(guó)研究者在領(lǐng)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(zhǎng)，將在未來(lái)動(dòng)力與儲(chǔ)能電池領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。無(wú)論是在電動(dòng)運(yùn)輸工具（新能源汽車(chē)、軌道交通、物流車(chē)等）以及智能電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)等，中國(guó)在磷酸鐵鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)走在了世界前沿。”馬紫峰教授說(shuō)。2002年以來(lái)，中國(guó)工程院院士、北京理工大學(xué)吳鋒教授和馬紫峰教授先后領(lǐng)銜多個(gè)國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目，聯(lián)合來(lái)自上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)和廈門(mén)大學(xué)的技術(shù)專家，與比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)展開(kāi)了動(dòng)力鋰電池材料以及應(yīng)用的技術(shù)開(kāi)發(fā)。目前，以動(dòng)力鋰電池為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的全球銷(xiāo)量超過(guò)100萬(wàn)。馬紫峰團(tuán)隊(duì)完成的“磷酸鐵鋰動(dòng)力電池制造及其應(yīng)用過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目榮獲2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

 

　　來(lái)自上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院的劉巍教授帶領(lǐng)課題組，近期也在鋰離子電池的電極材料方面取得重要進(jìn)展：科研團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)電極結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了具有致密結(jié)構(gòu)、高負(fù)載量、低成本的新型電極結(jié)構(gòu)。她告訴記者，未來(lái)鋰電池將朝著大規(guī)模儲(chǔ)能方向發(fā)展。“鋰電池將會(huì)在電動(dòng)汽車(chē)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(fēng)力發(fā)電需要穩(wěn)定的儲(chǔ)電裝置，需要有高能量密度的鋰離子電池來(lái)儲(chǔ)能。”據(jù)劉巍介紹，目前一大研究熱點(diǎn)是在固態(tài)鋰電池中，用鋰金屬作為負(fù)極來(lái)取代現(xiàn)在的石墨負(fù)極，如此比容量能提高約十倍。

 

　　最年長(zhǎng)的“領(lǐng)跑者”

 

　　古迪納夫是目前獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)年齡最大的科學(xué)家，可他至今每天都到實(shí)驗(yàn)室，親自帶學(xué)生、指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)科研。參與和古迪納夫教授團(tuán)隊(duì)在光電催化領(lǐng)域的合作研究，上海交大特別研究員潘云翔最有感觸，對(duì)老爺子在科研和教學(xué)投入的激情，他用“不可思議”來(lái)形容。“讀文獻(xiàn)、參與學(xué)術(shù)會(huì)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(duì)前沿科學(xué)保持好奇心和鉆研精神。”潘云翔說(shuō)，“他精神矍鑠，比我們還細(xì)致，總是能夠敏銳發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。”

 

　　老先生治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)也令潘云翔感動(dòng)又感激，他對(duì)科研精益求精，會(huì)揪住每一個(gè)可能產(chǎn)生疑問(wèn)的細(xì)節(jié)，要求大家通過(guò)實(shí)驗(yàn)或理論驗(yàn)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(yuǎn)隔大洋的學(xué)生認(rèn)真修改論文。合作期間，潘云翔與團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文刊登在領(lǐng)域內(nèi)頂級(jí)期刊，年輕中國(guó)研究者的名字與這位泰斗級(jí)科學(xué)家一起出現(xiàn)在作者欄。

 

　　被譽(yù)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(xué)物理系的同學(xué)。1957年，楊振寧與李政道分享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。誰(shuí)曾想，62年后，他的同學(xué)古迪納夫獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。事實(shí)上，數(shù)十年來(lái)，他一直是鋰電池領(lǐng)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(duì)科學(xué)的好奇之心。

 

　　有人說(shuō)，有的人需要諾貝爾獎(jiǎng)為自己增輝，而有的人的獲獎(jiǎng)則是讓諾貝爾獎(jiǎng)增輝。這位獲獎(jiǎng)時(shí)年齡最大的科學(xué)家無(wú)疑屬于后者！97歲的“足夠好”，還在潛心尋找下一個(gè)超級(jí)電池。