榮獲2019年諾貝爾化學獎,吉野彰的發明有多重要!

2021-01-18 騰訊網

吉野博士在鋰電子電池做出的貢獻對世界產生了深刻影響。

本文轉載自「客觀日本」

2019年10月9日瑞典皇家科學院宣布,將2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古迪納夫(John B. Goodenough、97歲)、M·斯坦利·威廷漢(M. Stanley Whittingham、77歲)和吉野彰(Akira Yoshino、71歲),以表彰他們為鋰離子電池發展做出的貢獻。

吉野彰在諾貝爾獎獲獎發布會上(圖片取自日本NHK的報導)

至此,日本人獲得諾貝爾獎人數達到27人(含後加入美國籍的中村修二博士)。吉野彰是繼2010年根岸英一氏、鈴木章氏之後獲得諾貝爾化學獎的第8位日本人,也是第2位獲得諾貝爾獎的日本企業研究人員,同時也是第22位獲得自然科學類諾貝爾獎的日本科學家。

消息剛公布,日本首相安倍晉三隨即發出推特,祝賀吉野彰獲獎。安倍在推文中寫道:「衷心祝賀吉野博士獲得諾貝爾化學獎。鋰離子電池在手機等應用中改變了全世界每個人的生活。我為此感到由衷的驕傲。期待今後取得更大的成就。」

日本首相安倍晉三的推特截屏

吉野彰1948年出生於日本大阪,他是目前智慧型手機、電動汽車等諸多產品中使用的鋰離子電池的開發者、旭化成公司研究員,旭化成株式會社吉野研究室室長,同時還是京都大學大學院工學研究專業特命教授、名城大學教授。

吉野彰2004年獲得日本政府「紫綬獎章」,2019年獲得「歐洲發明家獎」 (圖片取自日本NHK的報導)

上世紀八十年代,伴隨著手機和筆記本電腦等便攜產品的出現,傳統的鎳氫電池已經不能滿足需求,人們熱切期望能有大容量、小型輕便的可充電電池。可是當時陰極採用金屬鋰的可充電電池雖然化學反應性高,但存在著析出枝晶從而導致電池燃燒和爆炸的危險,伴隨著充放電過程電池性能急劇劣化的問題,未能實際應用。

1979年,古迪納夫發現鈷酸鋰(後又發現了錳基尖晶石和磷酸鐵鋰)適合作為陰極材料,降低了由金屬鋰做陰極材料的鋰電池的安全隱患。

1981年吉野彰發現具有導電性能的聚乙炔,可以用作採用有機溶劑的可充電電池的負極,之後他應用古迪納夫的發現,在正極採用鈷酸鋰(LiCoO2),於1983年開發出了鋰離子電池的原型,從而在電池中消除了金屬鋰,提高了電池的安全性。

但是用作負極的聚乙炔存在著比重低、電池容量無法提高以及不夠穩定的缺點,對此,吉野彰經過不斷嘗試,於1985年開發出了用碳基材料作為負極,正極依舊為鈷酸鋰的新型鋰離子二次電池 (LIB) ,從而確立了現代鋰離子電池的基本框架。

吉野彰開發的鋰離子電池原理(圖片取自旭化成官網)

在此之後,為了改進鋰離子電池性能,吉野彰又對鋰離子電池進行了多次技術改良,先後開發出了將鋁箔用作正極集流體的技術、聚乙烯薄膜做離子隔膜確保電池安全性能的隔膜技術、保護電路充放電技術、電極及電池構造技術等一系列的產品技術,製造出了安全且輸出電壓可以達到4V、接近金屬鋰電池的鋰離子電池。

1991年,吉野彰的開發的電池由旭化成和索尼共同推向市場,迅速成為被手機、筆記本電腦、數位相機、電動汽車等電子產品廣泛使用的電池產品。2010年鋰離子電池的市場規模達到了1萬億日元。

在10月9日晚的諾貝爾獎獲獎發布會上,吉野彰表示還要繼續對鋰離子電池進行挑戰。他說:「鋰離子電池現在又發現了許多用過去的理論無法解釋的現象,所以現在是重回原點,重新審視鋰離子電池的時候了。我對此充滿嚮往」

吉野彰在諾貝爾獎獲獎發布會上(圖片取自日本NHK的報導)

1

學 歷

1970年3月 京都大學工學部石油化學專業畢業

1972年3月 京都大學工學研究專業碩士課程結業

2005年3月 取得大阪大學工學研究科博士(工學)學位

2

職業經歷

1972年4月 旭化成株式會社(原旭化成工業株式會社)入職

1982年10月 旭化成株式會社川崎技術研究所

1992年3月 旭化成株式會社離子二次電池事業推進部商品開發組組長

1994年8月 株式會社A&T蓄電池技術開發部 部長

1997年4月 旭化成株式會社鋰離子二次電池事業推進室 室長

2001年5月 旭化成株式會社電池材料事業開發室 室長

2003年10月 就任旭化成特別研究員

2005年8月 旭化成株式會社吉野研究室 室長

2010年4月 技術研究組鋰離子電池材料評價研究中心 理事長(現職)

2015年10月 旭化成株式會社顧問、九州大學能源基礎技術國際教育研究中心客座教授(現職)

2017年7月 名城大學研究生院理工學研究科教授(現職)

2017年10月 旭化成株式會社名譽特別研究員(現職)

2019年6月 九州大學綠色技術研究教育中心訪問教授(現職)

3

主要獎項

1999年 化學技術獎(日本化學會)

1999年 Technical Award of Battery Division(美國電氣化學學會)

2001年 市村產業獎功績獎(新技術開發財團)

2001年 關東地區發明表彰文部科學大臣發明獎勵獎(發明協會)

2002年 全國發明表彰文部科學大臣發明獎(發明協會)

2003年 文部科學大臣獎科學技術功勞者(文部科學省)

2004年 紫綬褒章(日本政府)

2011年 山崎貞一獎(材料科學技術振興財團)

2011年 C&C獎(NEC C&C財團)

2012年 IEEE Medal for Environmental and SafetyTechnologies(IEEE)

2013年 The Global Energy Prize(俄羅斯全球能源大獎)

2013年 加藤紀念獎(加藤科學振興會)

2014年 The Charles Stark Draper Prize(全美技術學會)

2016年 NIMS獎2016(物質·材料研究機構)

2018年 Japan Prize(國際科學技術財團)

2019年 歐洲發明家獎(歐洲專利廳)

2019年 諾貝爾化學獎(瑞典皇家科學院)

4

主要論文

《碳材料成為電池負極的路程》TANSO (1999) No.186 45-49、吉野彰

《鋰離子二次電池的開發與最新技術動向》日本化學會志 (2000)No.8, 523-534、吉野彰、大塚健司、中島孝之、小山章、中條聰

「Development of Lithium Ion Battery」 Mol.Cryst. and Liq.Cryst., 2000, Vol.340, 425-429、Akira Yoshino

「Development Process and the Latest Trendfor Lithium-Ion Battery technology in Japan」、Chinese Journal of Power Sources (2001)Vol. 25, No.6, 416-422、Akira Yoshino

「Cathode Properties of Phospho-OlivineLiMPO4 for Lithium Secondary Batteries」、Journal of Power Sources 97-98 (2001)430-432、Shigeto Okada, Shoichiro Sawa, MinatoEgashira, Jyun-ichi Yamaki, Mitsuharu Tabuchi, Hiroyuki Kageyama, TokuzoKonishi, Akira Yoshino

「Overview of Carbonaceous Materials forLithium Ion Battery」

Mol. Cryst. and Liq.Cryst., 2002, Vol.388,575-579、AkiraYoshino

5

主要專利

註冊號碼 發明名稱 申請日期 註冊日期 發明者姓名

1989293 二次電池 1985年5月10日 1995年11月8日 吉野彰、實近健一、中島孝之

2128922 非水系二次電池 1984年5月28日 1997年5月2日 實近健一、吉野彰

2642206 防爆型二次電池 1989年12月28日 1997年5月2日吉野彰、中西和彥、小野晃

2668678 二次電池 1986年11月8日 1997年7月4日 吉野彰、四方雅彥

3035677 附帶安全元件的二次電池 1991年9月13日 2000年2月25日 吉野彰、井上克

USP 4,668,595 Secondary Battery 1985年5月10日 1987年5月26日 吉野彰、實近健一、中島孝之

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