近日小編聽到一個重磅消息，鋰電泰斗Goodenough老爺子的一篇重量級文章在美國居然被“懟”了！究竟怎么回事，抓緊時間上車，帶大家了解一下事情的全過程。

說起被“懟”的這篇文章，小編還曾做過相關的報道，熟悉們公眾號的朋友可能還有印象，我們在今年的3月8號發(fā)表過一篇名為《94歲老爺子再發(fā)威，帶領團隊研發(fā)高安全性、快速充電全固態(tài)鋰電池》的文章，對Goodenough老先生的最新研究成果做了報道。

在這篇論文中，Goodenough老先生的團隊發(fā)現(xiàn)他們制備的Li-S電池的容量要遠遠高于根據(jù)反應式16Li+S8=8Li2S計算得到的容量，實驗電池的容量似乎只受到負極Li箔數(shù)量的限制。針對這一現(xiàn)象Goodenough團隊認為在反應過程中正極S單質(zhì)并沒有與Li+發(fā)生反應，S只是起到了決定正負極之間電勢差的作用，也就是所謂的“氧化還原核心”，從金屬Li負極遷移到正極的Li+在S的表面再次沉積為金屬Li。也就是說整個過程中S沒有發(fā)生任何化學變化，所以真正限制電池容量的只是金屬Li負極的數(shù)量。這一發(fā)現(xiàn)對于化學儲能電池而言是顛覆性的，由于正極活性物質(zhì)并不參與反應，電池的容量完全由負極Li箔的數(shù)量所決定，這為高比能量鋰離子電池的開發(fā)提供了一個嶄新的天地——少量的正極配合足量的負極，就可以實現(xiàn)超高容量和比能量。

但是這一重大發(fā)現(xiàn)最近卻遭到了來自美國普林斯頓大學的研究人員Daniel A. Steingart等的質(zhì)疑，近日他們同樣在Energy&Environmental Science上發(fā)表了一篇名為《Commenton “Alternative strategy for a safe rechargeable battery”by M. H. Braga, N.S. Grundish, A. J. Murchison and J. B. Goodenough,Energy Environ. Sci., 2017,10, 331–336》的文章，公開對Goodenough先生的研究成果提出了質(zhì)疑。

在文章中Daniel A. Steingart指出，根據(jù)Goodenough先生提出的理論，金屬Li從負極分解，遷移到正極再次沉積為金屬Li，這個過程金屬Li化學狀態(tài)并沒有發(fā)生變化，因此自由能G變化為0（如下式1和2所示）；正極的單質(zhì)S不發(fā)生化學反應，因此自由能G變化為0（如下式3所示）；整個過程中正極的Cu箔不會發(fā)生反應，因此自由能G變化為0（如下式4所示）。也就是說在整個放電過程中，體系的自由能變化為0，那么整個放電反應就失去了驅動力，也就是這不可能是一個自發(fā)的反應。

對于Goodenough先生提出的S作為“氧化還原核心”的理論，Daniel A. Steingart也提出了質(zhì)疑，認為金屬Li與單質(zhì)S接觸后會自發(fā)的反應生成Li2S，如果真如Goodenough在文章中提出的正極會以金屬Li和單質(zhì)S的形式存在，那么就需要Li2S能夠自發(fā)的分解生成金屬Li和單質(zhì)S，但是從熱力學的角度這顯然是不可能發(fā)生的。

因此，Daniel A. Steingart認為Goodenough提出的反應機理是錯誤的，并提出了自己的觀點，Daniel A. Steingart認為之所以導致Goodenough團隊的電池釋放出超過理論值的容量的根本原因在于固態(tài)電解質(zhì)與金屬Li和正極S單質(zhì)發(fā)生的副反應，而這一副反應是多次可逆的，從而導致了電池容量高于僅僅靠計算S正極所得到的理論容量。

其實，我們從常識來分析Goodenough老先生的這篇文章，也能夠發(fā)現(xiàn)其破綻——自發(fā)反應必然是靠自由能G的降低進行推動的，一個自由能G30的反應無論是在什么情況下都不能自法進行的，即便是文章中用費米能級理論對這一漏洞進行深入的包裝，也無法違背宇宙中最基本的定律。

雖然小編無法確定爭論雙方究竟誰對誰錯，但是這種敢于向權威發(fā)起挑戰(zhàn)的勇氣是值得贊許的。Goodenough老先生在鋰電界的地位可以說是無人能及的，以至于大家對于其的觀點很少提出質(zhì)疑，我們希望學術界能夠有更多的Daniel A. Steingart一樣的人，能夠在一片叫好聲中，勇于發(fā)表自己的觀點，只有這樣我們的學術研究才能不斷前進。

撰稿：憑欄眺

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