諾貝爾化學獎表彰鋰離子電池研究，造就電動車以及充電世界可能
作者 陳 瑞霖 | 發布日期 2019 年 10 月 09 日
首圖來源：瑞典皇家學院
諾貝爾化學獎在今日 (10/9) 瑞典時間 11 :45 公布，表彰形塑人人帶著隨身電子裝置的時代，充電世界成為可能的鋰離子電池技術，總共由三位學者John B.Goodenough、M.Staley Whittingham、吉野彰獲得今年 2019 年諾貝爾化學獎，並且平分獎金。其中 Goodenough 教授是史上最老的諾貝爾獎獲獎者，已經高齡 97 歲。
鋰離子電池的可能來自 1970 年代石油危機，紐約州立大學賓漢姆頓大學教授 M. Staley Whittingham 開始研究超導體，想要找出能夠造就免除石油依賴的新技術，最後發現有極佳豐富的金屬材質能夠勝任，從而用二硫化鈦當陰極，在分子層次當中，給予鋰離子鑲嵌的空間，造就 2 伏特的電壓。但可惜鋰金屬太貴了，導致鋰電池成本太高。
▲鋰在元素週期表中排序第三，電子相當容易脫離，變成帶正電的鋰離子。(Source：瑞典皇家學院)
▲M. Staley Whittingham 設計的鋰電池採用二硫化鈦當陰極，能夠產生 2 伏特的電壓，但因為鋰金屬太貴而不具商業價值。(Source：瑞典皇家學院)
美國德州大學奧斯丁分校固態物理學者 John B. Goodenough 預測
電池陰極用金屬氧化物取代金屬硫化物，會提高電池的效率，到了1980年 Goodenough 發現新的材質氧化鈷，從原來 2 伏特電壓提高到 4 伏特電壓，造就鋰電池商用可能墊下關鍵一步。
▲John B. Goodenough 預測陰級用金屬氧化物能提高電池效率，成功找出氧化鈷作為陰級材質，電壓提高到 4 伏特。(Source：瑞典皇家學院)
日本學者，旭化成研究員吉野彰接續 Goodenough 的研究成果，陰極採用金屬氧化物取代金屬硫化物，在 1985 年推出第一個商用地鋰離子電池。吉野彰在電池陽極捨棄反應性鋰，而是採用碳化合物石油焦，就像 Goodenough 設計的電池陰級採用的氧化鈷，陽極的石油焦能鑲嵌鋰離子。
▲吉野彰設計的鋰電池陽極採用石油焦，造就鋰電池具備商業價值，不久鋰電池成為隨身電子設備當中必備的元件。(Source：瑞典皇家學院)
1991 年日本電子廠開始販售鋰離子電池，手機不再被電池占滿大量空間，能夠縮小體積，而能夠帶出去使用而且有足夠電量的 MP3 撥放器以及平板，才有開發和銷售可能。
日本學者吉野彰跨洋連線到化學獎發布記者會接受記者訪問，說當初從 1981 年開始研究鋰離子電池，不大是因為想要賺錢，而是基於好奇心驅使而研究，這次很高興能夠獲獎。
來自美國與日本的三位學者因鋰離子電池研究獲得 2019 年諾貝爾化學獎。(Source：瑞典皇家學院)
大家關心諾貝爾獎年紀最大的得主 Goodenough 是否會出席頒獎典禮，瑞典皇家學院回答語帶保留說還不能確認。瑞典皇家學院說 Goodenough 仍在九十多歲的高齡下，每天持續進研究室，關注鋰電池技術新發展進度。
▲三位鋰離子電池研究者獲得 2019 年諾貝爾化學獎並且平分獎金。(Source：瑞典皇家學院)
瑞典皇家學院指出鋰電池技術造就遠離石油燃料的可能，而且是化學居中地位與物理、材料、工程等跨學科合作，現今看到越來越多的電動車取代燃料車就是證明。不過皇家學院坦言現今電池技術仍有改進空間，目標希望鋰電池能提供更高的電量。
今年化學獎三位得主各自在自己的崗位努力，造就現在的鋰離子電池驅動隨身電子裝備，三位學者的研究突破加總之後，才有現在街上看到的電動車，以及能夠隨時用隨身電源，維持人們功能強大的智慧型手機等裝置運作。
