М. Стэнли Уиттингем

британо-американский химик

Сэр Майкл Стэнли Уиттингем (родился 22 декабря 1941 года) — британо-американский химик . Он является профессором химии и директором Института исследований материалов и программы по материаловедению и инженерии в Университете Бингемтона , Университете штата Нью-Йорк . Он также является директором Северо-Восточного центра по хранению химической энергии (NECCES) Министерства энергетики США в Бингемтоне. Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 2019 году вместе с Акирой Ёсино и Джоном Б. Гуденафом . ^{[1] [2]}

Уиттингем является ключевой фигурой в истории литий-ионных аккумуляторов , которые используются во всем, от мобильных телефонов до электромобилей. Он открыл интеркаляционные электроды и подробно описал интеркаляционные реакции в перезаряжаемых аккумуляторах в 1970-х годах. Он владеет патентами на концепцию использования интеркаляционной химии в литий-ионных аккумуляторах с высокой плотностью мощности и высокой обратимостью. Он также изобрел первую перезаряжаемую литий-металлическую батарею (LMB), запатентованную в 1977 году и переданную Exxon для коммерциализации в небольших устройствах и электромобилях. Перезаряжаемая литий-металлическая батарея Уиттингема основана на аноде LiAl и катоде TiS ₂ интеркаляционного типа . Его работа над литиевыми аккумуляторами заложила основу для других разработок, поэтому его называют отцом-основателем литий-ионных аккумуляторов. ^[3]

Образование и карьера

Уиттингем родился в Ноттингеме , Англия , 22 декабря 1941 года. ^{[4] [5]} Он получил образование в Стэмфордской школе с 1951 по 1960 год, прежде чем поступить в Новый колледж Оксфорда, чтобы изучать химию. В Оксфордском университете он получил степень бакалавра (1964), магистра (1967) и доктора философии (1968). ^[6] После окончания аспирантуры Уиттингем стал постдокторантом в Стэнфордском университете . ^[7] Он проработал 16 лет в Exxon Research & Engineering Company ^[7] и четыре года в Schlumberger, прежде чем стать профессором в Университете Бингемтона . ^[6]

С 1994 по 2000 год он занимал должность проректора университета по исследованиям. ^[4] Он также занимал должность заместителя председателя Исследовательского фонда Государственного университета Нью-Йорка в течение шести лет. Он является заслуженным профессором химии, материаловедения и инженерии в Университете Бингемтона. ^[7] В 2017 году Уиттингем был назначен главным научным сотрудником NAATBatt International . ^[4]

Уиттингем был сопредседателем исследования DOE по химическому хранению энергии в 2007 году ^[8] и является директором Северо-восточного центра по химическому хранению энергии (NECCES), исследовательского центра Energy Frontier Research Center (EFRC) Министерства энергетики США в Бингемтоне. В 2014 году NECCES получил 12,8 млн долларов от Министерства энергетики США для ускорения научных прорывов, необходимых для построения экономики 21-го века. В 2018 году NECCES получил еще 3 млн долларов от Министерства энергетики для продолжения исследований в области батарей. Команда NECCES использует финансирование для улучшения материалов для хранения энергии и разработки новых материалов, которые «дешевле, экологически чисты и способны хранить больше энергии, чем существующие материалы». ^[9]

Исследовать

Уиттингем задумал интеркаляционный электрод. Exxon изготовила литий-ионную батарею Уиттингема в 1970-х годах на основе катода из дисульфида титана и анода из литий-алюминия. ^[10] Батарея имела высокую плотность энергии, а диффузия ионов лития в катод из дисульфида титана была обратимой, что делало батарею перезаряжаемой. Кроме того, дисульфид титана имеет особенно высокую скорость диффузии ионов лития в кристаллическую решетку. Exxon направила свои ресурсы на коммерциализацию батареи Li/LiClO ₄ / TiS _2. Однако проблемы безопасности заставили Exxon закрыть проект. Уиттингем и его команда продолжали публиковать свои работы в академических журналах по электрохимии и физике твердого тела. Он покинул Exxon в 1984 году и провел четыре года в Schlumberger в качестве менеджера. В 1988 году он стал профессором на химическом факультете Университета Бингемтона, США, чтобы продолжить свои академические интересы.

«Все эти батареи называются интеркаляционными батареями. Это как положить джем в сэндвич. В химическом смысле это означает, что у вас есть кристаллическая структура, и мы можем поместить туда ионы лития, вынуть их, и структура останется точно такой же», — сказал Уиттингем. «Мы сохраняем кристаллическую структуру. Вот что делает эти литиевые батареи такими хорошими, позволяет им работать так долго». ^[10]

Литиевые батареи имеют ограниченную емкость, поскольку на один окислительно-восстановительный центр переходного металла обратимо интеркалируется менее одного литиевого иона/электрона. Чтобы достичь более высокой плотности энергии, один из подходов заключается в том, чтобы выйти за рамки реакций окислительно-восстановительной интеркаляции с одним электроном. Исследования Уиттингема продвинулись до реакций многоэлектронной интеркаляции, которые могут увеличить емкость хранения за счет интеркаляции нескольких ионов лития. Уиттингем успешно разработал несколько материалов с многоэлектронной интеркаляцией, таких как LiVOPO ₄ /VOPO ₄ . Многовалентный катион ванадия (V ³⁺ <->V ⁵⁺ ) играет важную роль в выполнении многоэлектронных реакций. Эти многообещающие материалы проливают свет на аккумуляторную промышленность, чтобы быстро увеличить плотность энергии.

В 1971 году Уиттингем получил премию «Молодой автор» от Электрохимического общества ^[11] , в 2003 году — премию за исследования в области аккумуляторных батарей [12], а в ²⁰⁰⁴ году был избран членом общества ^{[13]. В 2010 году издание} Greentech Media включило его в список 40 лучших новаторов за вклад в развитие зеленых технологий . ^[14] В 2012 году Уиттингем получил премию IBA Yeager Award за пожизненный вклад в исследование материалов для литиевых батарей [ ^15] , а в 2013 году был избран членом Общества исследователей материалов . ^{[16 ] Вместе} с Джоном Б. Гуденафом он был включен в список лауреатов Clarivate Citation Laureates на Нобелевскую премию по химии, составленный Thomson Reuters в 2015 году , «за пионерское применение интеркаляционной химии для материалов для хранения энергии». ^[18]

В 2019 году Уиттингем вместе с Джоном Б. Гуденафом и Акирой Ёсино был удостоен Нобелевской премии по химии 2019 года «за разработку литий-ионных аккумуляторов». ^{[1] [2]}

Личная жизнь

Стэнли женат на докторе Джорджине Уиттингем, профессоре испанского языка в Государственном университете Нью-Йорка в Освего . У него двое детей, Майкл Уиттингем и Дженнифер Уиттингем-Брэс. ^{[19] [20]}

Признание

• Премия канцлера за выдающиеся достижения в научной и творческой деятельности, а также премия за выдающиеся научные исследования, Государственный университет Нью-Йорка ^[21]
• Премия 2010 года за пожизненный вклад от Американского химического общества ^[4]
• Лауреат премии Thomson Reuters Citation 2015 ^[17]
• Премия старшему научному деятелю 2017 года от Международного общества твердотельной ионики ^[22]
• Премия Тернбулла 2018 года от Общества исследователей материалов ^[23]
• 2018 Член Национальной инженерной академии ^[24]
• Нобелевская премия по химии 2019 года совместно с Джоном Б. Гуденафом и Акирой Ёсино ^[1]
• Премия «Великие иммигранты» 2020 года от Корпорации Карнеги в Нью-Йорке ^[25]
• Главный приз VinFuture 2023 года с Мартином Грином , Рашидом Язами и Акирой Ёсино ^[26]
• 2024 г. Посвящен в рыцари в честь Дня рождения короля 2024 г. «за заслуги в области химии». ^[27]

Книги

• JB Goodenough & MS Whittingham (1977). Твердотельная химия преобразования и хранения энергии . Серия симпозиумов Американского химического общества № 163. ISBN 978-0-8412-0358-7.
• GG Libowitz & MS Whittingham (1979). Материаловедение в энергетических технологиях . Academic Press. ISBN 978-0-12-447550-2.
• MS Whittingham & AJ Jacobson (1984). Интеркаляционная химия . Academic Press. ISBN 978-0-12-747380-2.
• DL Nelson, MS Whittingham и TF George (1987). Химия высокотемпературных сверхпроводников . Серия симпозиумов Американского химического общества № 352. ISBN 978-0-8412-1431-6.
• MA Alario-Franco, M. Greenblatt, G. Rohrer и MS Whittingham (2003). Твердотельная химия неорганических материалов IV . Materials Research Society. ISBN 978-1-55899-692-2.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Наиболее цитируемые статьи

(По состоянию на 2019 год ^{[обновлять]}: ^[28] )

• Whittingham, MS (1976). «Хранение электрической энергии и химия интеркаляции». Science . 192 (4244): 1126–1127. Bibcode :1976Sci...192.1126W. doi :10.1126/science.192.4244.1126. PMID  17748676. S2CID  36607505.
• Уиттингем, М. Стэнли (1976). «Роль тройных фаз в катодных реакциях». Журнал Электрохимического Общества . 123 (3): 315–320. Bibcode : 1976JElS..123..315W. doi : 10.1149/1.2132817.
• Уиттингем, М.Стэнли (1978). «Химия интеркаляционных соединений: гости-металлы в хозяевах халькогенидов». Прогресс в химии твердого тела . 12 (1): 41–99. doi :10.1016/0079-6786(78)90003-1.
• Whittingham, M. Stanley (октябрь 2004 г.). «Литиевые батареи и катодные материалы» (PDF) . Chemical Reviews . 104 (10): 4271–4301. doi :10.1021/cr020731c. PMID  15669156. S2CID  888879.
• Уиттингем, М. Стэнли (октябрь 2014 г.). «Конечные пределы реакций интеркаляции для литиевых батарей». Chemical Reviews . 114 (23): 11414–11443. doi :10.1021/cr5003003. PMID  25354149.
• Чираил, Томас; Завалий, Питер Й.; Уиттингем, М. Стэнли (октябрь 1998 г.). «Гидротермальный синтез оксидов ванадия». Химия материалов . 10 (10): 2629–2640. doi :10.1021/cm980242m.
• Zavalij, Peter Y.; Whittingham, M. Stanley (октябрь 1999 г.). «Структурная химия оксидов ванадия с открытыми каркасами». Acta Crystallographica Section B. 55 ( 5): 627–663. doi :10.1107/S0108768199004000. PMID  10927405.
• Chen, Rongji; Zavalij, Peter; Whittingham, M. Stanley (июнь 1996 г.). «Гидротермальный синтез и характеристика K _x MnO ₂ · yH ₂ O». Химия материалов . 8 (6): 1275–1280. doi :10.1021/cm950550.
• Janauer, Gerald G.; Dobley, Arthur; Guo, Jingdong; Zavalij, Peter; Whittingham, M. Stanley (август 1996 г.). «Новые оксиды вольфрама, молибдена и ванадия, содержащие ионы поверхностно-активных веществ». Химия материалов . 8 (8): 2096–2101. doi :10.1021/cm960111q.
• Yang, Shoufeng; Song, Yanning; Zavalij, Peter Y.; Stanley Whittingham, M. (март 2002 г.). «Реакционная способность, стабильность и электрохимическое поведение фосфатов лития и железа». Electrochemistry Communications . 4 (3): 239–244. doi :10.1016/S1388-2481(01)00298-3.
• Yang, Shoufeng; Zavalij, Peter Y.; Stanley Whittingham, M. (сентябрь 2001 г.). «Гидротермальный синтез катодов из фосфата лития-железа». Electrochemistry Communications . 3 (9): 505–508. doi :10.1016/S1388-2481(01)00200-4.
• Whittingham, M. Stanley; Guo, Jing-Dong; Chen, Rongji; Chirayil, Thomas; Janauer, Gerald; Zavalij, Peter (январь 1995 г.). «Гидротермальный синтез новых оксидных материалов». Solid State Ionics . 75 : 257–268. doi :10.1016/0167-2738(94)00220-M.
• Petkov, V.; Zavalij, PY; Lutta, S.; Whittingham, MS; Parvanov, V.; Shastri, S. (февраль 2004 г.). "Structure beyond Bragg: Study of V2O5 nanotubes" (PDF) . Physical Review B . 69 (8): 085410 (1–6). Bibcode :2004PhRvB..69h5410P. doi :10.1103/PhysRevB.69.085410. Архивировано из оригинала (PDF) 9 октября 2019 г.
• «Модифицированный ванадием катод LiFePO4 для литий-ионных аккумуляторов». Electrochemical and Solid-State Letters . 12 (2): A33–A38. Февраль 2009. doi :10.1149/1.3039795.
• Чжоу, Хуэй; Упрети, Шайлеш; Чернова, Наташа А.; Отье, Жоффруа; Седер, Жербранд; Уиттингем, М. Стэнли (декабрь 2010 г.). «Пирофосфаты железа и марганца в качестве катодов для литий-ионных аккумуляторов» (PDF) . Химия материалов . 23 (2): 293–300. doi :10.1021/cm102922q.

Ссылки

1. "Объявление о Нобелевской премии по химии". Нобелевская премия . Получено 9 октября 2019 г.
2. Specia, Megan (9 октября 2019 г.). «Нобелевская премия по химии вручается за работу над литий-ионными батареями». The New York Times . Получено 9 октября 2019 г.
3. Раманан, А. (10 ноября 2019 г.). «Разработка литий-ионных аккумуляторов – Нобелевская премия по химии 2019 года» (PDF) . Current Science . 117 (9): 1416–1418. Архивировано из оригинала 5 декабря 2019 г. . Получено 16 марта 2021 г. .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
4. "Stanley Whittingham, Ph.D." Marquis Who's Who Top Educators. 23 января 2019 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2019 г. Получено 10 октября 2019 г.
5. "M. Stanley Whittingham: Facts". Nobel Foundation . Получено 20 октября 2019 г.
6. "Dr. M. Stanley Whittingham". Binghamton University . Архивировано из оригинала 22 августа 2019 года . Получено 22 августа 2019 года .
7. Ярош, Райан (9 октября 2019 г.). "Профессор университета Бингемтона получает Нобелевскую премию по химии". Университет Бингемтона . Получено 10 октября 2019 г.
8. Десмонд, Кевин (16 мая 2016 г.). Новаторы в области аккумуляторных технологий: профили 93 влиятельных электрохимиков. Джефферсон, Северная Каролина: McFarland. стр. 240. ISBN 9780786499335. Получено 10 октября 2019 г. .
9. Эллис, Кэти (19 июня 2014 г.). «Федеральный грант стимулирует исследования в области интеллектуальной энергетики». Отдел исследований Университета Бингемтона . Получено 10 октября 2019 г.
10. "Профессор Бингемтона признан за исследования в области энергетики". Исследовательский фонд Государственного университета Нью-Йорка . Получено 10 октября 2019 г.
11. "Премия Нормана Хакермана для молодых авторов". Электрохимическое общество . Архивировано из оригинала 22 августа 2019 года . Получено 22 августа 2019 года .
12. "Battery Division Research Award". Электрохимическое общество. Архивировано из оригинала 22 августа 2019 года . Получено 22 августа 2019 года .
13. "Член Электрохимического общества". Электрохимическое общество . Получено 10 октября 2019 г. .
14. Канеллос, Майкл (20 апреля 2010 г.). «Зал славы Greentech». Greentech Media . Получено 10 октября 2019 г.
15. "Награды". Международная ассоциация аккумуляторных материалов . Получено 10 октября 2019 г.
16. "2013 MRS Fellows". Materials Research Society . Архивировано из оригинала 10 октября 2019 года . Получено 10 октября 2019 года .
17. Mackof, Alexandra. "Профессор химии BU назван претендентом на Нобелевскую премию". Pipe Dream . Получено 10 октября 2019 г.
18. "Dr. M. Stanley Whittingham". Национальная инженерная академия . Получено 10 октября 2019 г.
19. "Лауреат Нобелевской премии 2019 года: доктор М. Стэнли Уиттингем рассказывает о награде, влиянии и батареях". Binghamton Press & Sun-Bulletin . Получено 12 октября 2019 г.
20. "Профиль факультета, Современные языки: Джорджина Уиттингем". Государственный университет Нью-Йорка в Освего . Получено 1 января 2020 г.
21. "Research & Scholarship Award Recipients by Region". SUNY Foundation . 2 мая 2007 г. Архивировано из оригинала 22 марта 2020 г. Получено 27 октября 2019 г.
22. "Проф. М. Стэнли Уиттингем". internationalsocietysolidstateionics.org . Получено 27 октября 2019 г. .
23. "Стэн Уиттингем выбран на премию Дэвида Тернбулла за лекции 2018 года". MRS Bulletin . 43 (11): 871. Ноябрь 2018. doi : 10.1557/mrs.2018.273 . ISSN  0883-7694.
24. "Dr. M. Stanley Whittingham". Сайт NAE . Получено 27 октября 2019 г.
25. "Нобелевский лауреат-химик М. Стэнли Уиттингем включен в список "Великих иммигрантов, великих американцев" за 2020 год - Binghamton News". Новости - Binghamton University . Получено 25 июня 2024 г.
26. Нху, Куинь (21 декабря 2023 г.). «Исследователи аккумуляторов выиграли вьетнамские награды на сумму 3 млн долларов». VnExpress .
27. "№ 64423". The London Gazette (Приложение). 15 июня 2024 г. стр. B2.
28. "Стэнли Уиттингем". Google Scholar . Получено 10 октября 2019 г.

Внешние ссылки

• Профиль М. Стэнли Уиттингема на сайте Университета Бингемтона
• Интервью М. Стэнли Уиттингема [1] на веб-сайте истории науки École Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris.
• М. Стэнли Уиттингем на Nobelprize.orgвключая Нобелевскую лекцию в воскресенье 8 декабря 2019 г. Происхождение литиевой батареи