【諾貝爾獎2019】鑽研鋰電池技術3雄共享化學獎 創造可充電的世界

環球社會熱點 22:21 2019/10/09

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今年諾貝爾獎化學獎由3名科學家平分殊榮,他們的研究推動鋰離子電池發展,改變人類生活,如今小至心臟起搏器,大至電動車,都靠鋰離子電池電力推動。

古迪納夫(John B. Goodenough)、惠廷厄姆(M. Stanley Whittingham)及吉野彰3名科學家,分別來自美國、英國及日本。其中,古迪納夫更以97歲之齡,成為歷來最年長的諾貝爾獎得主。

諾貝爾委員會形容,3人創造了可充電的世界( rechargeable world),亦令儲存太陽能及風能等可再生能源成為可能,使世界變得更可持續(more sustainable)。

鋰離子電池發展的突破,發生在上世紀70年代石油危機期間,油價高企下,科學家致力研究毋須使用化石燃料獲取能源的方法,惠廷厄姆是其中之一。

惠廷厄姆發現二硫化鈦(titanium disulphide)這種結構特殊的物質,可容納鋰離子在其夾層中,製成電池陰極(Cathode),配合鋰金屬陽極(anode)生電,成如今鋰離子電池雛形。

惟這種電池存在缺陷,電壓不夠強;加上陽極的鋰金屬是極活躍物質,超級不穩定,隨時爆炸,這種電池現實上根本無法使用。結果這兩大難題,分別由古迪納夫及吉野彰克服。

古迪納夫嘗試從陰極着手,改用其他金屬氧化物的效果,並於1980年找到氧化鈷(cobalt oxide)這種物質,作用與二硫化鈦相似,但配合鋰離子能令電壓達到4伏特,強於二硫化鈦的2伏特。

吉野彰以兩人的成果為基礎再鑽研,1985年成功找到石油焦(Petroleum Coke)這種穩定材料,可代替鋰金屬作陽極,克服會爆炸的問題。

結合3人的成果製成出來的鋰離子電池,電力不再依靠陰極物質化學作用釋出,僅需鋰離子在兩極間流動產生,陰陽兩極保持穩定,於是可充電循環再用數百次。

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