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(教授风采)锂电领域的那些牛人(二) 精选

已有 8336 次阅读 2018-4-29 02:21 |个人分类:教授风采|系统分类:人物纪事

说起锂电之父,大家可能第一个想到的是John Goodenough. 可是真的论研究的先后,Stanley Whittingham的名气并没有John Goodenough那么响亮。可是,他却在某种意义上才是锂离子电池真正的开山鼻祖。2015年,汤森路透发布的“诺贝尔奖得主预测”名单中,Stanley Whittingham的名字赫然在列。

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19世纪70年代,Whittingham就职于美国石油巨头Exxon公司,也就是在那里,他开发了锂离子电池的雏形:以TiS2为正极,Li-Al合金为负极的基于锂离子嵌入式反应的二次电池。由于负极锂金属存在一系列的安全问题,TiS2电池的商业化并不成功。但是Whittingham提出的这种新的电池工作原理——(嵌入)intercalation,无疑成为了之后新式锂离子电池成功商业化的基石。后来科学家们在嵌入式原理的基础上,寻找其它正负极材料,直到1991年,John Goodenough和Sony公司合作,成功将LiCoO2-石墨电池商业化,这种电池沿用至今,并且仍然是锂电市场上的主流产品。

以下是Whittingham教授1976年发表在Science杂志上的文章,大家感兴趣可以了解一下锂离子电池最早期的研究工作。

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1968年,Whittingham在牛津大学化学系念完本硕博,离开自己的家乡英国搬到了美国,在斯坦福大学做了几年博后,然后在Exxon的研发部门工作到1984年。从那之后,Whittingham就一直是美国纽约州宾汉顿大学(Binghamton)化学系和材料科学工程系的教授。博主今年有幸在学术会议中见到Whittingham教授本人,从他的报告中也受益颇多。教授年近八十,依然活跃在学术圈,讲起自己的研究工作也是神采奕奕。https://www.binghamton.edu/chemistry/people/whittingham/whittingham.html

Whittingham教授最高引用(4216次)的文章是发表在Chemical Review上的一篇综述,介绍了锂离子电池,尤其是正极材料的研发历史和未来走向。

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近几年Whittingham课题组重点研究在一种新的锂电正极材料VOPO4,这种材料和已经产业化的LiFePO4类似,都是多阴离子过渡态金属化合物,比起传统的氧化物,它们具有优异的安全性能,价格也比使用CoLiCoO2NMCNCA要便宜很多。与LiFePO4不同的是,VOPO4理论上可以嵌入2Li+/V,也就意味着比电容量可以接近LiFePO4的两倍。当然从他们发表的工作中也能看出,要完全可逆地使用V3+/V4+V4+/V5+两对氧化还原从而可逆地脱锂嵌锂,还有许多问题有待解决。

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