研鋰離子電池掀手機革命 美英日三傑獲化學諾獎

(星島日報報道)瑞典皇家科學院昨日宣布，本年度諾貝爾化學獎授予三名鋰離子電池先鋒，即英國學者惠廷厄姆，以及高齡九十七的德裔美籍學者古迪納夫、日本學者吉野彰，表彰他們在鋰離子電池發展上的卓越貢獻。鋰離子電池是讓世界擺脫化石燃料的重要技術。由於鋰離子電池體積小又能儲存高電量，現已被廣泛用於手機、平板電腦等消費電子產品。鋰離子電池也「讓無化石燃料社會變得可能」，從電動車到風能、太陽能等，鋰離子電池已成為人類生活中不可或缺的「能量源」。

諾貝爾化學獎評選委員會在頒獎詞中稱，鋰離子電池的研發基礎是在二十世紀七十年代石油危機期間奠定，自一九九一年進入市場以來，鋰離子電池「已經徹底改變了我們的生活」。「這種可充電的電池，為流動電話和手提電腦等無線電子產品奠定了基礎」；不僅如此，鋰離子電池還可儲存大量來自太陽能和風能的能源，讓實現「無化石燃料的社會」變得可能。三位科學家將平分九百萬瑞典克朗（約七百一十萬港元）獎金。

鋰離子電池主要由陰極、陽極、電解液、隔膜、外電路等部分組成，依靠鋰離子在陰陽極之間的移動產生電流。電池陰陽極材料的選擇對於能效和安全性至關重要。目前最普遍的可充電鋰離子電池，使用鈷酸鋰材料為陰極，碳材料為陽極，具有能量密度高、循環壽命長、安全可靠等優點。

惠廷厄姆（Stanley Whittingham）一九四一年生於英國，在牛津大學獲得博士學位後，前往美國史丹福大學做博士後研究。他於一九九八年加入紐約州立大學賓漢姆頓校區擔任化學教授。惠廷厄姆於上世紀七十年代開始研究超導體，尋找「實現無化石燃料能源技術」的方法，並發現「一種能量極其豐富的材料」。他創新地使用二硫化鈦作為陰極材料存儲鋰離子，以金屬鋰作為部分陽極材料，製成了首個新型電池。但由於金屬鋰化學特性過於活潑，這種電池具有易爆炸的潛在危險。

另一位得主古迪納夫（John Goodenough）當年則推測，若利用金屬氧化物來替代金屬硫化物製造陰極，電池將具有更大的潛力。經過系統研究，他在一九八〇年證明了嵌入鋰離子的氧化鈷可以產生四伏的電壓。用鈷酸鋰作為陰極材料，比之前的二硫化鈦更適合存儲鋰離子。

在古迪納夫研製出的陰極基礎上，日本化學家吉野彰一九八五年開發出首個接近商用的鋰離子電池。吉野彰徹底消除了電池中的金屬鋰，讓使用電池時能更為安全。他沒有使用金屬鋰做陽極，而是使用焦炭，這種碳材料可以像氧化鈷一樣提供容納鋰離子的空間。鋰離子在陰陽極之間運動產生電流。一個輕巧耐用、在性能下降前可充放電數百次的電池由此產生。

至此，以鈷酸鋰為陰極，以碳材料為陽極的鋰離子電池誕生了。自一九九一年首次進入市場，鋰離子電池徹底改變了人們的生活，奠定了無線、無化石燃料社會的基礎。

三位科學家均已七十歲以上。現任教於德州大學奧斯汀校區的古迪納夫九十七歲，打破了去年九十六歲美國物理學諾獎得主阿什金保持的最高齡諾獎得主紀錄。古迪納夫生於德國，在芝加哥大學獲得物理學博士學位，曾在麻省理工學院林肯實驗室任職，後加入牛津大學，任無機化學實驗室主任。

日本旭化成公司名譽研究員吉野彰今年也已經七十一歲。吉野彰在發布會的電話連線中說，「好奇心是驅使我開展研究的動力」，氣候變化是當今非常嚴峻的挑戰，鋰離子電池能為解決這一問題提供很大幫助。