“大器晚成”的锂电池之父——约翰•古迪纳夫


来源:中国粉体网   星屑

[导读]  《华尔街日报》这样评论道,“先有钴酸锂,后又有磷酸铁锂,古迪纳夫‘锂离子电池之父’的称号当之无愧。”直到现在,我们每天都离不开的手机,电脑中的锂电池正极材料仍然使用的是古迪纳夫1980年左右发现的钴酸锂。

“小身材,高能量”这是对锂电池最贴切的描述了。现在生活中锂电池随处可见,小到纽扣电池,大到动力电池,可以说是真正改变了人们的生活。2019年诺贝尔化学奖也因此授予”锂电三杰”斯坦利•惠廷汉姆、约翰•古迪纳夫、吉野彰,以表彰他们在锂电池研究开发方面的卓越贡献。评奖委员会称,他们为人类带来“前所未见的强大电池”,创造了一个“可充电的世界”。


三位科学家中,令人印象想最深的应该是有着“锂电池之父”之称古迪纳夫(John B•Goodenough)。这位97岁高龄的的科学家不仅打破了2018年获得诺贝尔物理学奖的阿瑟•阿什金所保持的96岁高龄纪录,成了诺贝尔奖史上最年长的获奖者,而且以其勇立创新潮头、矢志追求卓越的科研人生,为现代锂电池的横空出世做出了非凡贡献。


 


儿时与孤独相伴


古迪纳夫,1922年7月25日出生于美国,在家排行老二,他上边有一个哥哥,父亲欧文是耶鲁大学的教授。有人说,天才的童年要么有一个哥哥,要么有一条狗相伴。古迪纳夫也不例外。童年的时候,因为父母常闹离婚,再加上年长的哥哥忙于自己的事业,古迪纳夫常常离群索居,他唯一的玩伴就是Mack。Mack是一条狗。


儿时的古迪纳夫,学业并不顺利。小古迪纳夫患有先天性读写困难症,他的学习成绩总是差强人意。他喜欢在大自然中游荡,探索森林的奥秘,抓蝴蝶和土拨鼠。正是与大自然亲密接触的过程培养了他热爱自然,渴望探索自然,发现其中奥秘的情怀。


古迪纳夫小时候缺少母爱,所以他决心在学业上有所作为。但是父母却在他高考前夕离婚了,父亲娶了自己的研究助手,这对忙于高考的古迪纳夫来说是个不小的打击,也产生了不小的心理影响。而古迪纳夫并没有气馁,他终夜与孤灯相伴,客服了这些障碍,考入了耶鲁大学。然而父亲只给了他35美元,那时耶鲁大学每年的学费大概是900美元,不够的部分古迪纳夫还要去做兼职来支付学费,养活自己。


短短四年,古迪纳夫换了四五个专业方向,这让他在每个专业学习上都不够深入。不过,也正是这一“丰富”的学习经历,为他日后的科研生涯做了铺垫。


而立之年还在挣扎


“二战”爆发后,古迪纳夫加入了美国空军,他被派到太平洋的一个海岛上收集气象数据。战后,古迪纳夫所在的部队驻扎在葡萄牙,这个时候他已经是一名陆军上尉。他回忆说:“不久,幸运之神来敲门了,一份电报过来,要求我48小时内回到华盛顿报道。”原来政府有一笔没花完的钱,要送21名军人去念研究生,这一消息使得古迪纳夫欣喜若狂。


报道的那一天,一位面试官很是瞧不上这个吹了四年海风的大龄青年。甚至嘲笑道:“我不明白你这个老兵来干嘛!在你这个年纪,科学家早就已经做出了他们最伟大的成就了。”说的也是,那个年代风靡全球的科学家们,在古迪纳夫这个年纪,早已硕果累累,功成名就了。爱因斯坦26岁提出相对论,爱迪生32岁点亮白炽灯,居里夫人36岁拿到了诺贝尔奖。“屈指算来七年之后,我拿到博士文凭已是而立之年了。”


 


30岁博士毕业之后,古迪纳夫来到了刚成立了一年的麻省理工学院林肯实验室,第一次接触到了锂离子在固体中的迁移,后来又开始了固态陶瓷的基础研究。因为有军方的预算支撑,他一待就是24年,提出了古迪纳夫—金森法则,为日后随机存储器的诞生奠定了重要基础。


因1973年爆发的石油危机,古迪纳夫看到了日益突出的能源问题,他开始转向能源存储的研究。 但1976年,军方削减预算,古迪纳夫开始考虑去留问题,最终在妻子的建议下决定动身前往英国牛津大学的无机化学实验室做负责人。曾经“而立之年还在挣扎”的古迪纳夫,迎来了人生的重大转折,这一年他54岁。


 


新的开始,投身锂电之路


1970年代后期,有一种电池因为使用金属锂作为电极,而被称为锂电池。这种小型化的便携式锂电池诱人人的前景,吸引着无数的化学家投身到锂电池的研究中。此时的古迪纳夫虽然只学过两门化学课,但凭着过硬的固体物理功底,研究起一种神奇的材料——钴酸锂。


1980年,古迪纳夫尝试用钴酸锂与石墨组成新的锂电池。古迪纳夫的新电池拥有更小的体积,更大的容量和更加稳定的使用方式,因此颇受市场欢迎。古迪纳夫研制钴酸锂来取代金属锂,既解决了电池的安全性问题,又降低了电池的制造成本,实现了锂离子电池技术的革命性突破。


1986年,古迪纳夫回到了祖国,进入德克萨斯州大学奥斯丁分校。所有人都以为这个老教授准备养老时,谁都没想到,他却将目光转向另一种材料。


10年后,他再一次让世界震动。1997年,他拿出的材料叫做磷酸铁锂。这年他75岁。古迪纳夫发现的磷酸铁锂这样一种新型材料,不仅更为便宜,而且更安全,构成了电动汽车时代非常重要的基础。


锂电池——足够好(good enough)了吗?


锂电池足够好了吗?古迪纳夫不这么认为,刚刚夺得诺贝尔奖的古迪纳夫依然在科研道路上坚持不懈的探索着。在他看来,进行锂电池研究是他最大的快乐。


他说:“我的下一个目标是一种真正能让电动汽车和内燃机汽车匹敌的超级电池。”年近半百的古迪纳夫雄心勃勃:“我希望这种电池可以经济地存储太阳能和风能。”他说,“我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从全世界的高速公路上小时。我希望死前能看到这一天。我今年97岁,还有时间”


 


古迪纳夫(goodenough) is good enough


《华尔街日报》这样评论道,“先有钴酸锂,后又有磷酸铁锂,古迪纳夫‘锂离子电池之父’的称号当之无愧。”直到现在,我们每天都离不开的手机,电脑中的锂电池正极材料仍然使用的是古迪纳夫1980年左右发现的钴酸锂。


实际上,古迪纳夫从来没就没觉得自己——good enough(足够好)。每一天,他都在进行着他的研究——收集线索,完善资料,继续向前。他常重复“爬行乌龟的比喻”:“使得,这种贯穿一生的爬行,总会带来预料不到的好处,尤其在你不断穿越,一路收集各种线索的情况下。”


如果你会有“现在做XX是不是太晚”的疑惑,一定要看看古迪纳夫(Goodenough)这传奇的一生。上得了战场,也上得了课堂。


足够好,还会更好。


参考资料:


高荣伟.“锂电池之父”古迪纳夫的传奇人生.

蔡志群.古迪纳夫:我97岁了,还年轻.

电池中国.约翰·古迪纳夫——锂离子电池的先驱,并推动其在汽车领域应用.


注:图片来源网络,告知侵权删除

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作者:星屑

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