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哀悼!锂电池之父去世,97岁获诺贝尔奖,“想让汽车尾气在全世界消失”

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当地时间6月25日,2019年诺贝尔化学奖得主、被誉为锂电池之父的约翰·古迪纳夫(JohnB.Goodenough)去世,享年100岁。

古迪纳夫是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,他的研究使锂电池体积更小、容积更大、使用方式更稳定,并推动锂电池实现了商业化,开启了电子设备便携化进程。

1991年,日本索尼在采用古迪纳夫关于钴酸锂的研究成果后制成世界上第一款商用锂电池,从此手机、照相机、手持摄像机乃至电动汽车等领域各自步入了便携式新能源时代。

古迪纳夫曾说:“我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到这一天。”

童年“不够好”

北京时间2019年10月9日17时45分,2019年诺贝尔化学奖揭晓,美国科学家约翰·古迪纳夫、英裔美国科学家斯坦利·惠廷厄姆与日本科学家吉野彰共同获得此奖,以表彰他们在锂离子电池领域作出的突出贡献。

约翰·古迪纳夫是美国固体物理学家,任教于美国德州大学奥斯汀分校,为该校的机械工程和材料科学教授。在2019年摘得诺贝尔化学奖时,古迪纳夫97岁,成为有史以来年龄最大的诺贝尔奖获得者。

尽管姓“足够好(Goodenough)”,古迪纳夫的童年却不尽人意。

1922年,古迪纳夫出生在美国的一个富裕家庭,父亲是大学教师。按理来说,他的童年应该无忧无虑。然而,由于父母关系紧张,他儿时的记忆里充斥着争吵声。

在古迪纳夫考进耶鲁大学前夕,父母正式离婚。由于和家里关系不好,临出发前,父亲只给了他35美元,而当时耶鲁一年的学费是900美元。之后,古迪纳夫靠给有钱人家的孩子当家教挣得学费,再也没问家里要过一分钱。

他最早在美国耶鲁大学就读的专业是文学,后来转为数学,而化学只是大一时的选修课。

1944年,他在耶鲁大学获得数学学士学位。毕业后正好赶上二战,他加入了美国空军,不过他没当成飞行员,而是被派到太平洋的一个海岛上收集气象数据。

两年后,古迪纳夫退伍,带着科研梦想进入芝加哥大学进修物理。在芝加哥的那几年,他专注于研究固体物理,打下了坚实的理论基础。更幸运的是,他的导师是个牛人——物理学家齐纳。齐纳在30岁时已经发明了齐纳二极管,享誉业界。

在齐纳的指导下,古德纳夫的主攻方向是固态物理学。他在1951年、1952年分别获得芝加哥大学物理学硕士、博士学位。

博士毕业后,古德纳夫被推荐进入麻省理工学院林肯实验室,在这里主攻固体磁性的相关研究,也就是后来的电脑内存。这是他第一次接触到锂离子在固体中的迁移,随后又开始固态陶瓷的基础研究。其间,他应邀负责美国福特公司的一个电池研究项目。这是他首次接触电池和电化学,时年47岁。

开启电子设备便携化时代

在离开美国林肯实验室后,古德纳夫进入牛津大学化学系无机化学实验室。彼时,20世纪70年代的石油危机催生了对新能源储能的需求,电池研发形成热潮,以金属锂作为部分正极材料制成新型电池也是一大趋势。但由于金属锂化学特性过于活泼,这种电池具有易爆炸的潜在危险。

面对这种情况,古德纳夫有自信可以发明出一款更加完美的锂电池,于是他决定研究如何用新的电极材料避免锂电池的爆炸,并存储更多的电能。

有了这样的想法后,古德纳夫立即行动了起来。经过4年的时间,他们将钴酸锂作为电池的阴极,将除锂之外的金属材料作为正极,发现能够实现高密度的能量储存。这一发现为锂离子电池的发展铺平了道路,促成了可充电锂离子电池的广泛应用。

同一时间,日本索尼的化学家研发出了锂电池可用的石墨负极材料,但是却没有合适的正极材料与之进行匹配。而古德纳夫的钴酸锂阴极正是他们迫切在找的正极材料。

1991年,索尼将钴酸锂和石墨结合,开发出了全新的可充电锂电池。这种锂电池一经问世,立刻受到市场欢迎,古德纳夫因此驰名遐迩。

然而古迪纳夫的脚步并没有就此停止,因为钴酸锂也有自己的缺点——价格昂贵。

1997年,古迪纳夫又拿出了一项震惊世界的锂电池材料——磷酸铁锂。这种电池材料的问世,让电子产品的生产成本降低,从而具备了大规模普及的基础。

锂电池发展看中国

A股与锂电池的联系,始于1998年。

万得数据显示,国内最早出现锂电池业务的上市公司是东湖高新。1998年2月上市的东湖高新在招股说明书中称,武汉力兴电源股份有限公司是本公司的控股企业,本公司拥有其60.25%股份。该公司主要从事锂电池系列产品的生产销售,拥有全国一流的12条电池生产线,生产能力为8000万只扣式锂电池,500万只柱式电池。该公司电池产品的规模、质量、品种在全国电池行业处于领先地位,是我国锂电池研究、开发、生产最大的综合基地之一。

而经过了二十余年的发展,锂电池板块已成为A股不可或缺的一部分。

万得数据显示,截至2023年6月26日,A股锂电池板块总市值达3.77万亿元,近十年累计增长1681%。工业和信息化部数据显示,2022年我国锂离子电池产量同比增长超130%,行业总产值突破1.2万亿元。

目前,中国已建成全球最大的锂电池产能,并拥有全球最大的锂电池消费市场。

研究机构EVTank发布的《中国锂离子电池行业发展白皮书(2023年)》显示,2022年,中国锂离子电池出货量达到660.8GWh,同比增长97.7%,在全球锂离子电池总体出货量的占比达69%。

由赛迪顾问与四川省遂宁市射洪市政府发布的《2022年中国锂电产业发展指数(遂宁指数)》显示,2022年全球锂电池市场规模超过1100.0GWh,其中中国锂电池市场规模750.0GWh,占全球比重近七成,锂电池全球市场占有率进一步提高,已连续六年成为全球最大的锂电池市场。

责编:叶舒筠

校对:陶谦

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