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2019年的諾貝爾化學獎頒發給了John B. Goodenough (古迪納夫)，M. Stanley Whittingham (惠廷翰)和Akira Yoshino（吉野彰）三人，表彰他們為鋰離子電池的發展所做出的貢獻。 這種可充電電池奠定了如手機和筆記型電腦等無線電子產品的基礎。 這也使得一個無石化燃料的世界成為可能，因為它可以使得從驅動電動車到儲存能量裝置的各種工具能運用可再生能源。 很少有一個元素能在戲劇中扮演中心的角色，但有關2019年諾貝爾化學獎的故事卻有著一個明確的主角：鋰，一個在大爆炸的頭一分鐘內所產生的古老元素。
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- 他們開發出世界上最有力的電池
- 汽油的霧瘴重振了電池研究
- 石油公司投資新技術
- 惠廷翰發現一種能量高度密集的材料
- 負電極中的鋰
- 石油危機使古迪納夫對電池產生興趣
- 日本公司需要輕量電池用於新電子產品
- 鋰離子電池：無石化燃料社會所必需
- 譯者後記
很少有一個元素能在戲劇中扮演中心的角色，但有關 2019 年諾貝爾化學獎的故事卻有著一個明確的主角：鋰——一個在大爆炸的頭一分鐘內所產生的古老元素。 人類在 1817 年意識到它的存在，那是由當時瑞典化學家阿弗魏德森（John August Arfwedson）和貝吉里斯（Jöns Jacob Berzelius）從斯德哥爾摩群島中的宇土（Utö）島之礦物樣品中所提煉出來的。 貝吉里斯用希臘字 “lithos”（石頭之意）來命名此新元素。儘管名字聽來很重，但它卻是最輕的固體元素，這就是為什麼我們幾乎不會感覺到現在隨身攜帶的手機的原因。 更正確的說──上述的瑞典化學家實際上並未發現純的金屬鋰，而是以鋰離子形式存在的鹽類。純的鋰不知引發了多少火災警報，尤其是在我們將要告訴妳/你的故事當中。 它是...
在 20 世紀中葉，世界上汽油驅動的汽車數量顯著增加，它們排放的廢氣加劇了大城市的有害煙霧，加上人們逐漸體認石油乃是一種有限的資源，這都對汽車製造商和石油公司發出了警報。因此他們這些企業體認到若要生存，就需要投資電動車和替代能源。 電動車和替代能源都需要可以存儲大量能量的高效能電池。在市場上，當時實際上只有兩種類型的可充電電池：1859 年發明但嫌笨重的鉛蓄電池（至今仍於汽油驅動車中用作啟動器電池），以及在 20 世紀上半葉所開發的鎳鎘電池。
石油用盡的威脅導致石油巨頭艾克森石油公司（Exxon）決定採取多元化經營。在一項基礎研究方面的主要投資中，他們招募了當時在能源領域最頂尖的一些研究人員，只要不涉及石油，他們可以自由地進行想做的研究。 惠廷翰就是1972年進入艾克森石油公司的研究人員之一。他來自史丹佛大學，在那裏他的研究包括含有原子大小空間的固體材料，而帶電離子可以附著於其夾層中，這種現象稱為插入（intercalation），此種材料的性質在離子插入其中後將會改變。在艾克森石油公司，惠廷翰和他的同事們開始鑽研可以插入離子的超導材料，這包括了二硫化鉭（tantalum disulphide）。他們將離子加入二硫化鉭中，並研究其導電性如何受到影響。
就如同在科學研究中經常發生的例子一般，這個實驗導致了意想不到且具有價值的發現。經證明鉀離子會影響二硫化鉭的導電度後，惠廷翰開始進一步詳細研究該材料，他觀察到此材料具有很高的能量密度。鉀離子和二硫化鉭之間的插入現象令人驚訝的具有豐富能量，當他測量該材料的電壓時，它只有幾伏特，但這已經比當時的許多電池更好。 惠廷翰很快意識到這是時候改換跑道了，轉向為發展未來的電動車中儲存能量的新技術。但是，鉭是較重的元素之一，而市場並不需要充斥更多笨重的電池──因此他用鈦取代了鉭，鈦具有相似的特性但重量要輕得多。
鋰不是應該在這個故事中佔有重要地位嗎？好吧，這就是鋰進入故事中的時機──作為惠廷翰的創新電池中的負極。鋰並非隨機的選擇；電池中，電子應從負極（陽極）流向正極（陰極），因此，陽極應包含易於釋出其電子的材料，而在所有元素中，鋰是最容易釋放電子的。 最終產生了可在室溫下運作的可充電鋰電池，並且──如同字面意義──具有很高的勢能（potential）。惠廷翰前往艾克森石油公司紐約總部討論這項計畫，會議持續了大約十五分鐘，管理部門小組隨後快速的決定：他們將利用惠廷翰的發現去開發一種商業上可行的電池。 不幸的是，將要開始生產電池的小組遭受了一些挫折。當新的鋰電池反覆充放電時，鬚狀鋰晶體從鋰電極中生長出來，當它們接觸到另一個電極時，電池短路導致爆炸。在消防隊撲滅了好幾次的火災之後，最終威脅要讓實驗室支付用...
小時候，古迪納夫在學習閱讀方面遇到了很多困難，這就是為什麼他被數學所吸引的原因之一，最終──在第二次世界大戰後──也被物理所吸引。他在麻省理工學院的林肯實驗室工作了數年，在那裡，他為隨機存取記憶體（RAM）的開發做出了貢獻，那仍然是一種計算機的基本元件。 古迪納夫和 1970 年代的許多其他人一樣，受到石油危機的影響，期望能為替代能源的發展做出貢獻。然而，林肯實驗室乃由美國空軍資助，不允許進行各種研究，因此當他受到在英國的牛津大學擔任無機化學教授一職的邀約時，接受了這個機會，並進入了能源研究的重要領域。
但是，在西方，隨著石油變得更便宜，人們對替代能源科技的投資和電動車的發展之興趣逐漸減弱。日本的情況則有所不同；電子產品的公司迫切需要能為其創新電子產品供電之輕量且可充電的電池，例如攝影機、無線電話和電腦。
1991 年，一家主要的日本大型電子公司開始銷售首款鋰離子電池，引發了一場電子革命。手機縮小，電腦變得可攜帶，並開發出了 MP3 播放器與平板電腦。 隨後，世界各地的研究人員在元素週期表中搜尋更好的電池，但尚無人能成功發明出一種電池能擊敗鋰離子電池所擁有的高電容量和高電壓。不過鋰離子電池已經改變而進化了，其中包括古迪納夫用磷酸鐵取代了氧化鈷，使得這種電池對環境更為友善。 與其它所有事物一樣，鋰離子電池的生產也會對環境產生影響，但也有巨大的環境效益。這種電池推動了乾淨能源技術和電動車的發展，從而有助於減少溫室氣體和微粒的排放。 通過他們的工作，古迪納夫、惠廷翰和吉野彰創造了無線和不含石化燃料的社會之適當條件，因而為人類帶來了最大的福祉。
鋰離子電池的確在最近數十年扮演了科技革新的重要角色，譯者近年拜常教普通化學之賜，平常亦經常關注電池研究的發展，因為能將化學能轉變為電能的電化學是普通化學裡的一個重要章節。 鑒於電池的重要性，無怪乎過去這幾年此領域的幾位重要學者獲頒諾貝爾獎的預測聲量一直名列前茅，譯者就常聽到系上的周必泰教授多次預測古迪納夫會得獎。 然而值得諾貝爾桂冠的學者何其之多，想正確預測並不容易。兩星期前閱讀九月二號出刊的美國化學與化工會誌時，剛好讀到一篇介紹古迪納夫的短文，此君已具九七高齡但仍然活躍。數日前（十月五號）於一場會議中，本系的楊吉水教授問我今年諾貝爾化學獎有何預測？我靈機一動立刻想到了古迪納夫。 星期一傍晚正值諾貝爾醫學獎公布，我在飯桌上與太座閒聊時，順道提及今年預測古迪納夫與另一日本學者（吉野彰）可能得獎...
2019年10月15日 · 2019年的諾貝爾化學獎頒發給了John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham 和Akira Yoshino三人，表彰他們為鋰離子電池的發展所做出的貢獻。 這種可充電電池奠定了如手機和筆記型電腦等無線電子產品的基礎。 這也使得一個無石化燃料的世界成為可能，因為它可以使得從驅動電動車到儲存能量裝置的各種工具能運用可再生能源。 很少有一個元素能在戲劇中扮演中心的角色，但有關2019年諾貝爾化學獎的故事卻有著一個明確的主角：鋰，一個在大爆炸的頭一分鐘內所產生的古老元素。
2019年10月14日 · 編譯｜蔡蘊明. 很少有一個元素能在戲劇中扮演中心的角色，但有關2019年諾貝爾化學獎的故事卻有著一個明確的主角：鋰，一個在大爆炸的頭一分鐘內所產生的古老元素。 人類在1817年意識到它的存在，那是由當時瑞典化學家阿弗魏德森 (Johan August Arfwedson)和貝吉里斯 (Jöns Jacob Berzelius) 從斯德哥爾摩群島中的宇土 (Utö) 島之礦物樣品中所提煉出來的。 貝吉里斯用希臘字“lithos” (石頭之意)來命名此新元素。 儘管名字聽來很重，但它卻是最輕的固體元素，這就是為什麼我們幾乎不會感覺到現在隨身攜帶的手機的原因。 鋰是一種金屬。
2019年10月9日 · 2019年諾貝爾化學獎得主今（9）日揭曉，由有「鋰離子電池之父」之稱的美國學者古迪納夫、英國學者惠廷安與日本學者吉野彰摘下桂冠，3位科學家 ...
2019年10月9日 · 2019年諾貝爾化學獎主要獎勵鋰離子電池（lithium-ion batteries）的開發，鑒於目前這種輕巧、可充電且功能強大的電池已廣泛運用於包括手機到筆記本電腦、電動車的所有產品，更甚者，鋰離子還可儲存太陽能、風能等巨量能源，讓「無化石燃料社會（fossil fuel-free society）」成為可能。 鋰離子電池為全球的行動電子設備供電，人們利用這些設備進行通訊、工作、學習、聽音樂和尋找知識，此外，鋰離子電池讓遠程電動車的發展、可再生能源（如太陽能和風能）的能量儲存成真。 1970年代奠基. 鋰離子電池的基礎是在1970年代的石油危機期間奠定的。
2019年10月9日 · 2019年化學科學的最高榮耀「諾貝爾化學獎」得主將於台灣時間10月9日下午5時45分揭曉。 去年由美國科學家阿諾德、史密斯及英國科學家溫特3人共獲殊榮，諾貝爾獎委員會讚譽這3人「駕馭演化的力量來造福人類」，從製造生質燃料、對抗自體免疫疾病到治療癌症，都做出巨大貢獻。 而今年會是誰摘下化學獎桂冠？ [啟動LINE推播] 每日重大新聞通知....
