Skiptocontent2020年10月5日【2019諾貝爾化學獎】鋰離子電池蔡蘊明譯於2019年十月十日歡迎轉載，但請引述本網址本文譯自諾貝爾化學獎委員會公佈給大眾的新聞稿，原文可自以下官方網站取得：https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/popular-chemistryprize2019.pdf若有興趣閱讀進階的原文資料，請由下列官方網址取得：https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/advanced-chemistryprize2019.pdf*蔡蘊明現為台大化學系名譽教授。

*感謝台大化學系的蔡明軒特別在假日加班幫忙將此文放上化學系的網頁。

另感謝曹一允博士在第一時間對我的初稿提出之意見與討論。

 他們開發出世界上最有力的電池2019年的諾貝爾化學獎頒發給了JohnB.Goodenough(古迪納夫)，M.StanleyWhittingham(惠廷翰)和AkiraYoshino（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。

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 (JohanAugustArfwedson)和貝吉里斯 (JönsJacobBerzelius)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。

在其最外的電子殼層中只有一個電子，並且具有強大的驅動力可將電子傳給另一個原子，當發生這種情況時，將會形成帶正電且更穩定的鋰離子。

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；它是一種不穩定的元素，必須儲存在油中，以免與空氣反應。

鋰的弱點–其反應活性–也是它的強項。

1970年代初期，惠廷翰利用鋰釋放最外部那個電子的極大驅動力，開發出了第一個可運作的鋰電池。

1980年，古迪納夫將電池的電動勢提高了一倍，創造出能獲得更強大而有用的電池之正確條件。

1985年，吉野彰成功去除了這類電池中的鋰，而改成完全基於鋰離子的電池，使其安全性比使用純鋰更高了許多，因此讓這種電池真正具有實用性。

鋰離子電池為人類帶來了最大的好處，因為它們推動了筆記型電腦、手機、電動車以及由太陽能和風能產生的能量存儲裝置等等之發展。

現在，讓我們將時間倒退五十年，回到鋰離子電池發展之初，告訴你/妳那個具有高度充電性的故事。

汽油的霧瘴重振了電池研究在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。

石油公司投資新技術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。

他來自史丹福大學，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(tantalumdi