三位2019諾貝爾化學(xué)獎得主。來源/諾獎官網(wǎng)
回顧他們的貢獻(xiàn)，正是一場聚焦能源的產(chǎn)學(xué)研接力長跑，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)的未來努力向前。
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(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)家們前行的動力，引發(fā)了電化學(xué)儲能技術(shù)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(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)的吉野彰。
三人獲獎，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得實(shí)屬“意料之中”。今年1月，馬紫峰為國際學(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)問題，在相關(guān)基礎(chǔ)研究上下功夫，通過與企業(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?！?/p>
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》。采訪對象供圖
“諾貝爾化學(xué)獎只要頒給鋰離子電池領(lǐng)域，一定繞不開老爺子（即今年97歲高齡的古迪納夫）?！鄙虾？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)了諾獎評委會一貫的標(biāo)準(zhǔn)：除了最主要的貢獻(xiàn)者，也要獎勵‘在黑暗中推開第一扇光明之門’的科學(xué)家?！?/p>
能源賽道上的集體智慧和漫漫接力
吉野彰曾說：“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，鋰離子電池是集體智慧的成果?！变囯姵厥强茖W(xué)家匯聚綠色能源的智慧結(jié)晶，三位新科諾獎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)。三人都與中國科學(xué)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(shù)信息交流會。
磷酸鐵鋰電池技術(shù)的發(fā)展。采訪對象供圖
通向綠色能源是世界各國科學(xué)家們共同的征程，其中的“接力”也已有中國研究者在領(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，將在未來動力與儲能電池領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。無論是在電動運(yùn)輸工具（新能源汽車、軌道交通、物流車等）以及智能電網(wǎng)儲能系統(tǒng)等，中國在磷酸鐵鋰電池應(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。2002年以來，中國工程院院士、北京理工大學(xué)吳鋒教授和馬紫峰教授先后領(lǐng)銜多個國家973計(jì)劃項(xiàng)目，聯(lián)合來自上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南開大學(xué)和廈門大學(xué)的技術(shù)專家，與比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)展開了動力鋰電池材料以及應(yīng)用的技術(shù)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(tuán)隊(duì)完成的“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應(yīng)用過程關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目榮獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。
來自上?？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，未來鋰電池將朝著大規(guī)模儲能方向發(fā)展?！颁囯姵貙陔妱悠嚿先〈糠诌€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)定的儲電裝置，需要有高能量密度的鋰離子電池來儲能?！睋?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。
最年長的“領(lǐng)跑者”
古迪納夫是目前獲諾貝爾獎時(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，對老爺子在科研和教學(xué)投入的激情，他用“不可思議”來形容?！白x文獻(xiàn)、參與學(xué)術(shù)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(xué)保持好奇心和鉆研精神?！迸嗽葡枵f，“他精神矍鑠，比我們還細(xì)致，總是能夠敏銳發(fā)現(xiàn)問題?！?/p>
老先生治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)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(chǎn)生疑問的細(xì)節(jié)，要求大家通過實(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)頂級期刊，年輕中國研究者的名字與這位泰斗級科學(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。誰曾想，62年后，他的同學(xué)古迪納夫獲得了諾貝爾化學(xué)獎。事實(shí)上，數(shù)十年來，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，始終懷著對科學(xué)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(shí)年齡最大的科學(xué)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。
編輯 李爭
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