人類的偉大進(jìn)程，離不開兩樣?xùn)|西，即能源與科技。

能源是人類生存發(fā)展必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)和保障，與水、空氣、糧食共同構(gòu)成了人類賴以生存的必要條件?？萍歼M(jìn)步是推動(dòng)人類文明進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定性力量。

20世紀(jì)以后，人類科技的發(fā)展創(chuàng)造如浩瀚星河，計(jì)算機(jī)與鋰電池的發(fā)明，成為影響人類最為深遠(yuǎn)的科技之一。

人類利用能源的方式在繼柴薪向煤炭、煤炭向油氣的轉(zhuǎn)換基本完成之后，也逐步完成了由"薪柴時(shí)代"向"煤炭時(shí)代"、"煤炭時(shí)代"向"油氣時(shí)代"的過渡。

然而就在煤炭、石油等高碳能源利用帶來的生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重時(shí)，人類應(yīng)用能源的步伐又該何去何從呢？

無論是各國(guó)政府、企業(yè)巨頭還是研究機(jī)構(gòu)，以及廣大的科學(xué)家，都不得不去探索全新的未知領(lǐng)域，電池技術(shù)由此進(jìn)入人類的視線。

時(shí)至今日，電池被廣泛的應(yīng)用于新能源汽車，手機(jī)、筆記本電腦、照相機(jī)等設(shè)備上，且隨著新能源汽車革命浪潮的到來，以及更多移動(dòng)設(shè)備的出來，鋰電池技術(shù)還將有更大的突破量級(jí)。

歷史發(fā)展證明，電池行業(yè)將迎來一場(chǎng)顛覆性的變革，人類也將由此進(jìn)入到一個(gè)全新的時(shí)代。

一

2019年10月9日下午5點(diǎn)45，瑞典皇家科學(xué)院宣布，2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰·班寧斯特·古迪納夫（John. B. Goodenough）教授、斯坦利·惠廷漢姆（Stanley Whittingham）教授、吉野彰教授三人，以表彰他們?yōu)殇囯姵匕l(fā)展所作的貢獻(xiàn)。

如今，功成名就，享譽(yù)全球的三位老人，他們的故事從20世紀(jì)中期開始。

1968年，27歲的斯坦利·惠廷漢姆來到美國(guó)，在斯坦福大學(xué)做了三年的固態(tài)電化學(xué)博士后研究員之后，被埃克森公司招致麾下，開始了他在電池領(lǐng)域的偉大生涯。

▲ 斯坦利·惠廷漢姆

1976年，斯坦利·惠廷漢姆和他的團(tuán)隊(duì)制成了世界上第一塊可充電的鋰離子電池，完成了電池技術(shù)領(lǐng)域一次質(zhì)的飛躍。

同年，54歲的約翰·班寧斯特·古迪納夫，從麻省理工林肯實(shí)驗(yàn)室到英國(guó)牛津大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任主任。

斯坦利·惠廷漢姆與團(tuán)隊(duì)的發(fā)明讓世界振奮，但電池充電燃燒和內(nèi)部粉碎卻困擾著約翰·班寧斯特·古迪納夫。

帶著困擾，約翰·班寧斯特·古迪納夫推斷，斯坦利·惠廷漢姆采用了硫化鈦?zhàn)鳛閮?chǔ)存鋰離子的正極材料，但充電時(shí)鋰離子會(huì)一直朝著負(fù)極方向轉(zhuǎn)移，當(dāng)離開正極的鋰離子達(dá)到一定數(shù)量之時(shí)，硫化鈦正極材料就會(huì)因?yàn)楸惶涂斩晕姨鉀Q這個(gè)問題，就要找到一種更加堅(jiān)固的物質(zhì)來取代硫化鈦。

▲ 約翰·班寧斯特·古迪納夫

1980年，約翰·班寧斯特·古迪納夫找到了取代硫化鈦的最佳材料——鈷，由此用于可充電鋰離子電池正極的鈷酸鋰就此出現(xiàn)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)時(shí)的任何材料，使用鈷酸鋰做正極材料的電池，是市場(chǎng)上任何同類電池載電量的幾倍，電池技術(shù)又向前邁出了實(shí)質(zhì)性的一大步。

在鈷酸鋰電池誕生后的十年里，鋰離子電池的發(fā)展進(jìn)程遇到了瓶頸，主要還是由于沒有找到合適的負(fù)極材料。打破這一技術(shù)瓶頸的，是來自日本的吉野彰。

▲ 吉野彰

1991年，索尼發(fā)布了第一款商用鋰離子電池——鈷酸鋰18650圓柱形鋰電池。做出決定性貢獻(xiàn)的正是吉野彰，他開創(chuàng)性的用石墨代替金屬鋰作為鋰電池的負(fù)極，結(jié)合鈷酸鋰正極，從根本上改善了鋰電池容量、循環(huán)壽命，以及降低了成本，為鋰電池的成功產(chǎn)業(yè)化加了一把柴。

二

鈷酸鋰電池雖然有著諸多優(yōu)勢(shì)，但隨著大規(guī)模的應(yīng)用，其缺點(diǎn)也開始暴露出來，首先就是成本高，其次是抗過充與循環(huán)性能差，最后是廢棄污染嚴(yán)重。

為了找到一種比鈷便宜，且更利于鋰離子高效運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的金屬，約翰·班寧斯特·古迪納夫與他的學(xué)生邁克·薩克雷又開始了尋找新的正極材料歷程。

1982年，邁克·薩克雷發(fā)明了一種開創(chuàng)性的錳基尖晶石，即錳酸鋰電池。

1993年，約翰·班寧斯特·古迪納夫和他的團(tuán)隊(duì)組成了另外一種晶體結(jié)構(gòu)——橄欖石，也就是我們常說的磷酸鐵鋰。

磷酸鐵鋰電池具備成本低、充放電效能高、使用壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)，當(dāng)時(shí)這種正極材料擁有巨大的市場(chǎng)潛力。

1996年，德州大學(xué)代表約翰·班寧斯特·古迪納夫?qū)嶒?yàn)室向美國(guó)申請(qǐng)了專利并被批準(zhǔn)，這項(xiàng)專利是磷酸鐵鋰電池的第一個(gè)基礎(chǔ)專利。

但由于各種原因，這項(xiàng)專利在2009年12月被歐洲專利局撤銷了授予德州大學(xué)對(duì)磷酸鐵鋰電池的歐洲專利擁有權(quán)，同時(shí)也裁決了約翰·班寧斯特·古迪納夫等人在歐洲不擁有該項(xiàng)專利的發(fā)明權(quán)。

三

隨水流年，歲月變遷。古語(yǔ)有云：人至七十古來稀。如今，已是九十七歲高齡的約翰·班寧斯特·古迪納夫老爺子依舊活躍在科技前沿，且?guī)е膶W(xué)生們“特種”在學(xué)術(shù)一線，成為了諾貝爾獎(jiǎng)歷史上年齡最高的獲獎(jiǎng)?wù)摺?

約翰·班寧斯特·古迪納夫老爺子現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)是固態(tài)電池，他帶領(lǐng)的工程師團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出了全球首個(gè)全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池，具備更安全、更快的充電速率、更長(zhǎng)的使用壽命等特性，在全球引起了廣泛關(guān)注。

約翰·班寧斯特·古迪納夫團(tuán)隊(duì)表示，這一固態(tài)電池的能量密度至少是傳統(tǒng)鋰電池能量密度的三倍，同時(shí)還具備充放電壽命長(zhǎng)、充電速度快的特性。

約翰·班寧斯特·古迪納夫老爺子是全球公認(rèn)的“鋰電池之父”，可以說，沒有他就沒有鋰電池。

讓筆者最為敬佩的，不是約翰·班寧斯特·古迪納夫老爺子如今取得的諸多成就，而是老爺子積極、樂觀，以及將“活到老，學(xué)到老，做到老”付諸行動(dòng)的處世態(tài)度。他說：“我才90多歲，我還有時(shí)間做我想做的?！?

寫在最后：

筆者在之前的文章中說過，只有掌控了行業(yè)的核心技術(shù)，根據(jù)消費(fèi)者需求，打造屬于自己的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，才能立于不敗之地。

就電池領(lǐng)域而言，鋰離子電池第一代鈷酸鋰與第二代磷酸鐵鋰和三元鋰的核心技術(shù)和專利都掌握在外國(guó)手里，我國(guó)由于起步較晚，因此沒有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。不能否認(rèn)，我們?cè)陔姵丶夹g(shù)領(lǐng)域，慢了人家兩步。

很喜歡《中國(guó)合伙人》里成冬青的一句臺(tái)詞：“掉進(jìn)水里不會(huì)被淹死，只有呆在水里才會(huì)?！币苍S這句話用到這兒不太恰當(dāng)，筆者想說的是，慢了不要緊，只要努力追，也許不能超越，但總不至于被甩的太遠(yuǎn)。

古人云：“不怕慢，就怕站。”面對(duì)如今慢人家兩拍的局面，我們可以通過提前布局，努力在下一代技術(shù)上實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

我們的研究，不一定要繞過別人的專利、或者推翻別人的專利，找到適合自己發(fā)展的方式與途徑也不失為一種好辦法。連牛頓都說自己是站在巨人的肩膀上成長(zhǎng)起來的，何況普通人。