當(dāng)?shù)貢r間6月25日,2019年諾貝爾化學(xué)獎得主、被譽(yù)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(fā)明人,他的研究使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定,并推動鋰電池實現(xiàn)了商業(yè)化,開啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程。
1991年,日本索尼在采用古迪納夫關(guān)于鈷酸鋰的研究成果后制成世界上第一款商用鋰電池,從此手機(jī)、照相機(jī)、手持?jǐn)z像機(jī)乃至電動汽車等領(lǐng)域各自步入了便攜式新能源時代。
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。”
01
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(xué)獎揭曉,美國科學(xué)家約翰·古迪納夫、英裔美國科學(xué)家斯坦利·惠廷厄姆與日本科學(xué)家吉野彰共同獲得此獎,以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域作出的突出貢獻(xiàn)。
約翰·古迪納夫是美國固體物理學(xué)家,任教于美國德州大學(xué)奧斯汀分校,為該校的機(jī)械工程和材料科學(xué)教授。在2019年摘得諾貝爾化學(xué)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。
盡管姓“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(xué)教師。按理來說,他的童年應(yīng)該無憂無慮。然而,由于父母關(guān)系緊張,他兒時的記憶里充斥著爭吵聲。
在古迪納夫考進(jìn)耶魯大學(xué)前夕,父母正式離婚。由于和家里關(guān)系不好,臨出發(fā)前,父親只給了他35美元,而當(dāng)時耶魯一年的學(xué)費是900美元。之后,古迪納夫靠給有錢人家的孩子當(dāng)家教掙得學(xué)費,再也沒問家里要過一分錢。
他最早在美國耶魯大學(xué)就讀的專業(yè)是文學(xué),后來轉(zhuǎn)為數(shù)學(xué),而化學(xué)只是大一時的選修課。
1944年,他在耶魯大學(xué)獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后正好趕上二戰(zhàn),他加入了美國空軍,不過他沒當(dāng)成飛行員,而是被派到太平洋的一個海島上收集氣象數(shù)據(jù)。
兩年后,古迪納夫退伍,帶著科研夢想進(jìn)入芝加哥大學(xué)進(jìn)修物理。在芝加哥的那幾年,他專注于研究固體物理,打下了堅實的理論基礎(chǔ)。更幸運的是,他的導(dǎo)師是個牛人——物理學(xué)家齊納。齊納在30歲時已經(jīng)發(fā)明了齊納二極管,享譽(yù)業(yè)界。
在齊納的指導(dǎo)下,古迪納夫的主攻方向是固態(tài)物理學(xué)。他在1951年、1952年分別獲得芝加哥大學(xué)物理學(xué)碩士、博士學(xué)位。
博士畢業(yè)后,古迪納夫被推薦進(jìn)入麻省理工學(xué)院林肯實驗室,在這里主攻固體磁性的相關(guān)研究,也就是后來的電腦內(nèi)存。這是他第一次接觸到鋰離子在固體中的遷移,隨后又開始固態(tài)陶瓷的基礎(chǔ)研究。其間,他應(yīng)邀負(fù)責(zé)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(xué),時年47歲。
02
開啟電子設(shè)備便攜化時代
在離開美國林肯實驗室后,古迪納夫進(jìn)入牛津大學(xué)化學(xué)系無機(jī)化學(xué)實驗室。彼時,20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)催生了對新能源儲能的需求,電池研發(fā)形成熱潮,以金屬鋰作為部分正極材料制成新型電池也是一大趨勢。但由于金屬鋰化學(xué)特性過于活潑,這種電池具有易爆炸的潛在危險。
面對這種情況,古迪納夫有自信可以發(fā)明出一款更加完美的鋰電池,于是他決定研究如何用新的電極材料避免鋰電池的爆炸,并存儲更多的電能。
有了這樣的想法后,古迪納夫立即行動了起來。經(jīng)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(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的能量儲存。 這一發(fā)現(xiàn)為鋰離子電池的發(fā)展鋪平了道路,促成了可充電鋰離子電池的廣泛應(yīng)用。
同一時間,日本索尼的化學(xué)家研發(fā)出了鋰電池可用的石墨負(fù)極材料,但是卻沒有合適的正極材料與之進(jìn)行匹配。而古迪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(jié)合,開發(fā)出了全新的可充電鋰電池。這種鋰電池一經(jīng)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并沒有就此停止,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(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低,從而具備了大規(guī)模普及的基礎(chǔ)。
03
鋰電池發(fā)展看中國
A股與鋰電池的聯(lián)系,始于1998年。
萬得數(shù)據(jù)顯示,國內(nèi)最早出現(xiàn)鋰電池業(yè)務(wù)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(yè),本公司擁有其60.25%股份。該公司主要從事鋰電池系列產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售,擁有全國一流的12條電池生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力為8000萬只扣式鋰電池,500萬只柱式電池。該公司電池產(chǎn)品的規(guī)模、質(zhì)量、品種在全國電池行業(yè)處于領(lǐng)先地位,是我國鋰電池研究、開發(fā)、生產(chǎn)最大的綜合基地之一。
而經(jīng)過了二十余年的發(fā)展,鋰電池板塊已成為A股不可或缺的一部分。
萬得數(shù)據(jù)顯示,截至2023年6月26日,A股鋰電池板塊總市值達(dá)3.77萬億元,近十年累計增長1681%。工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示,2022年我國鋰離子電池產(chǎn)量同比增長超130%,行業(yè)總產(chǎn)值突破1.2萬億元。
目前,中國已建成全球最大的鋰電池產(chǎn)能,并擁有全球最大的鋰電池消費市場。
研究機(jī)構(gòu)EVTank發(fā)布的《中國鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(2023年)》顯示,2022年,中國鋰離子電池出貨量達(dá)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(dá)69%。
由賽迪顧問與四川省遂寧市射洪市政府發(fā)布的《2022年中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指數(shù)(遂寧指數(shù))》顯示,2022年全球鋰電池市場規(guī)模超過1100.0GWh,其中中國鋰電池市場規(guī)模750.0GWh,占全球比重近七成,鋰電池全球市場占有率進(jìn)一步提高,已連續(xù)六年成為全球最大的鋰電池市場。
來源:https://www.sohu.com/a/691440229_121010226