100岁锂离子电池之父逝世,他是年龄最大的诺贝尔奖得主
古迪纳夫当时正值97岁高龄,成了年龄最大的诺贝尔奖得主。当被问起此事时,他打趣道:“只要活得足够久……不要太早退休。”然后留下一串爽朗的笑声。
即便年过九旬,他仍然每天都会到他位于得克萨斯大学奥斯汀分校的办公室里工作。对此,他在2015年接受史蒂夫·莱文(Steve LeVine)的采访时表示,他的工作还没有完成。在锂离子电池发明二三十年后,电池性能及成本仍需要完善。他那时的考虑是,电动汽车在价格上还不能与传统的内燃机汽车竞争,利用电池储存太阳能和风能等清洁能源的成本也很高,但同时气候变化问题却正愈演愈烈。
锂离子电池研究
如果将时针拨回到20世纪70年代,随着1973年阿拉伯国家对美国等国家实施石油禁运,以及当时石油正在被耗尽的说法,而重新掀起了用电来替代煤炭和石油作为动能的热潮,人们对电池的研究热情也由此高涨起来。古迪纳夫也是其中一员。
1976年,古迪纳夫成为了英国牛津大学无机化学实验室的一位教授,尽管他当时持有物理学博士学位、并不是一位化学家。在那里,他延续了对固体化学的热情,并将注意力转移到了电化学方向,包括电池。
同年,石油巨头埃克森公司获得了世界上第一个锂电池的专利,该电池由斯坦利·惠廷厄姆发明。但这款以锂金属为阳极、层状二硫化钛为阴极的电池很容易发生爆炸,尤其在过充时;即便小心避免这些问题,这种电池的性能也会随着多次充放电而逐渐衰减。
相比于二硫化钛,此前在MIT的经历(1952-1976年左右)让古迪纳夫对另一类固体——金属氧化物格外熟悉。他判断如果用金属氧化物作为电池阴极,或许可以提高电池的充放电电压,从而增加电池的容量,同时保证电池的安全性。而这样的金属氧化物需要具备允许锂离子不断进出并保持结构稳定的能力。
他最终找到了钴酸锂——这种阴极材料可以使其嵌入锂离子的一半流出,并能够承受高达4伏的电压,比惠廷厄姆的电池翻了近一番。换句话说,这种阴极材料可以使锂离子电池存储更多的能量。后来索尼在1991年结合古迪纳夫发明的钴酸锂阴极材料与碳阳极技术,生产了世界上第一批商业化的可充电锂离子电池,一夜之间轰动世界。如今,翻开我们的手机,里面使用的仍是这种锂离子电池。
不过,古迪纳夫团队的工作并没有到此为止,在他们看来,钴酸锂阴极材料中的原子层层排列,限制了存储于其中的锂离子的移动。于是,他的团队想到,如果换成像尖晶石这样的结构,那么阴极材料中的原子排列方式就可以允许锂离子在三个维度上进出,从而找到更多的移动路径,这或许有利于提高电池放电和充电的速度。
这一想法最终使古迪纳夫团队在1995年之前找到了橄榄石结构的磷酸铁锂来作为阴极——当时没有人想到基于磷酸铁锂的锂离子电池会成为如今电动汽车市场的主力之一。但磷酸铁锂的发现并没有给古迪纳夫带来什么好处,反而将他卷进一场场官司当中——人人都想要争夺这项技术的专利权,“谁都想从中获利,”古迪纳夫在2015年莱文的采访中说道。
锂离子电池能够构成如此大的市场是古迪纳夫当初所没想到的。而对于这些技术,在MIT Technology Review于2019年采访他时,他在最后留下了这样一段话:我们需要合作而不是对立,需要连结而不是隔阂,而且技术不应用于剥削。
一些小事
出生于1922年7月25日,古迪纳夫的成长过程并非一帆风顺。除了父母角色的缺失,他还有过一段时间未经确诊的阅读障碍(dyslexia)。但这些都没有阻止他在成年后成为一位热情、自信且有趣的人。
诺贝尔奖的官方推特曾于2022年12月22日发文称,古迪纳夫了解到通过写诗可以缓解他的阅读障碍症状。因此,“我总是在我妻子的生日和圣诞节为她写诗,”古迪纳夫呵呵呵地笑着说,“看,我拥有一颗多么浪漫的灵魂!”
愿他的灵魂得到安息
https://obituary-archive.com/2023/06/26/nobel-goodenough-obituary-nobel-goodenough-has-passed-away/
https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/press-chemistry-2019-2.pdf
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/goodenough/interview/
https://news.uchicago.edu/story/how-john-goodenough-sparked-wireless-revolution
https://www.technologyreview.com/2019/08/21/102728/younger-people-want-to-better-the-world-older-people-wish-they-did-more/#Echobox=1570813537
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