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圖(tu)片(pian)來(lai)源(yuan)：得(de)克(ke)薩(sa)斯(si)大(da)學(xue)奧(ao)斯汀(ting)分(fen)校(xiao)官(guan)網(wang)

當(dang)地(di)時(shi)間(jian)6月(yue)25日(ri)，锂離(li)子(zi)电池共(gong)同(tong)發(fa)明(ming)人(ren)、2019年(nian)诺贝尔化(hua)学奖共同获得者(zhe)約(yue)翰(han)·班(ban)尼(ni)斯特(te)·古(gu)迪(di)納(na)夫(fu)去世，距(ju)离他(ta) 101 岁生(sheng)日僅(jin)剩(sheng)壹(yi)個(ge)月。古迪纳夫的(de)学生尼古拉(la)斯·格(ge)倫(lun)迪什(shen)向(xiang)外(wai)界(jie)證(zheng)實(shi)了(le)這(zhe)一消(xiao)息(xi)。

古迪纳夫的一生極(ji)具(ju)傳(chuan)奇(qi)色(se)彩(cai)：數(shu)学專(zhuan)業(ye)出(chu)身(shen)，做(zuo)了20多(duo)年的材(cai)料(liao)物(wu)理(li)研究，54岁改行開(kai)始(shi)研究，並(bing)在(zai)58岁发現(xian)鈷(gu)酸(suan)锂更(geng)適(shi)合(he)做的陰(yin)极材料，75岁研发磷(lin)酸鐵(tie)锂，94岁研发全(quan)固(gu)態(tai)电池，97岁拿(na)到(dao)了至(zhi)高(gao)的科(ke)学榮(rong)譽(yu)——诺贝尔化学奖，并成(cheng)為(wei)史(shi)上(shang)最(zui)高齡(ling)的诺贝尔奖获得者。

古迪纳夫曾(zeng)說(shuo)：“我(wo)想(xiang)解(jie)決(jue)汽(qi)車(che)的問(wen)題(ti)。我想讓(rang)汽车尾(wei)氣(qi)從(cong)全世界的高速(su)公(gong)路(lu)上消失(shi)。我希(xi)望(wang)我死(si)之前(qian)能(neng)看(kan)到这一天(tian)。”

54岁半(ban)路出家(jia)，开始研究锂电池

古迪纳夫在康(kang)涅(nie)狄(di)格州(zhou)紐(niu)黑(hei)文(wen)市(shi)郊(jiao)外的一个鄉(xiang)村(cun)長(chang)大，他的父親(qin)是(shi)耶(ye)魯(lu)大学宗(zong)教(jiao)史学者。

1940年，古迪纳夫也(ye)進(jin)入(ru)耶鲁大学学習(xi)数学专业。在上大二(er)那(na)年，二戰(zhan)爆(bao)发，他本(ben)想去參(can)加(jia)誌(zhi)願(yuan)服(fu)務(wu)，但(dan)数学教授(shou)把(ba)古迪纳夫找(zhao)到辦(ban)公室(shi)，并跟(gen)他说道(dao)，“不(bu)要(yao)像(xiang)其(qi)他同学一樣(yang)去報(bao)海(hai)軍(jun)陸(lu)战隊(dui)，我們(men)需(xu)要一些(xie)知(zhi)道数学知識(shi)的人来做战爭(zheng)气象(xiang)預(yu)报。”

於(yu)是，1944年从耶鲁大学畢(bi)业的古迪纳夫，被(bei)派(pai)去一个海島(dao)，擔(dan)任(ren)气象学家。兩(liang)年後(hou)，古迪纳夫退(tui)伍(wu)轉(zhuan)业，選(xuan)擇(ze)到芝(zhi)加哥(ge)大学攻(gong)讀(du)物理学专业。

不過(guo)，当时学院(yuan)的老(lao)師(shi)一致(zhi)認(ren)为古迪纳夫年龄太(tai)大，加上是剛(gang)刚接(jie)觸(chu)物理学，以(yi)后很(hen)難(nan)有(you)成就(jiu)。好(hao)在古迪纳夫沒(mei)有放(fang)棄(qi)，并且(qie)遇(yu)到了自(zi)己(ji)的導(dao)师——物理学家齊(qi)纳。

齐纳在30岁时已(yi)經(jing)发明了齐纳二极管(guan)，当时是芝加哥大学的凝(ning)聚(ju)态材料教授。就这样，古迪纳夫进入了凝聚态材料科学領(ling)域(yu)。

1952年，古迪纳夫成功(gong)获得固态物理博(bo)士(shi)学位(wei)，隨(sui)后被齐纳推(tui)薦(jian)到麻(ma)省(sheng)理工(gong)的林(lin)肯(ken)实驗(yan)室工作(zuo)，主(zhu)要进行計(ji)算(suan)機(ji)內(nei)存(cun)的材料物理研究。

这一呆(dai)就是24年。在林肯实验室工作期(qi)间，古迪纳夫发现材料中(zhong)磁(ci)体交(jiao)換(huan)規(gui)律(lv)，为RAM（随机存取(qu)存儲(chu)器(qi)）奠(dian)定(ding)开发基(ji)礎(chu)。同时，他也接触到了能源材料，开始研究锂离子的移(yi)動(dong)。

但是，由(you)于最感(gan)興(xing)趣(qu)的項(xiang)目(mu)预算被削(xue)減(jian)，他不得不选择离开林肯实验室。

1976年，54岁的古迪纳夫接受(shou)了牛(niu)津(jin)大学的邀(yao)請(qing)，担任無(wu)机化学实验室的負(fu)責(ze)人。也正(zheng)是在这裏(li)，古迪纳夫正式(shi)开始了的研究。

发现钴酸锂，解决锂电池穩(wen)定性(xing)难题

古迪纳夫转行这一年，恰(qia)逢(feng)学界掀(xian)起(qi)了一股(gu)研究电池的熱(re)潮(chao)。而(er)这股热潮中有一个不得不提(ti)的名(ming)字(zi)：惠(hui)廷(ting)厄(e)姆(mu)，也是后来與(yu)古迪纳夫共同获得诺贝尔化学奖的得主之一。

1971年，惠廷厄姆发表(biao)了一篇(pian)固态快(kuai)离子传輸(shu)的論(lun)文后，不但贏(ying)得了电化学学會(hui)青(qing)年作者奖，還(hai)获得了埃(ai)克森(sen)石(shi)油(you)公司(si)的青睞(lai)。

加入埃克森后，惠廷厄姆和(he)他的同事(shi)开始研究超(chao)导材料，其中包(bao)括(kuo)可(ke)以嵌(qian)入离子的二硫(liu)化钛。

他们发现，通(tong)过在二硫化钛片之间嵌入不同的原(yuan)子或(huo)分子，可以改變(bian)超导转变溫(wen)度(du)。鉀(jia)化合物顯(xian)示(shi)出最高的超导性。他意(yi)识到这種(zhong)化合物非(fei)常(chang)稳定，不像钾金(jin)屬(shu)，因(yin)此(ci)反(fan)應(ying)必(bi)須(xu)耗(hao)費(fei)大量(liang)能量。这表明这种嵌入反应可能用(yong)于电能存储。

在电池中，放电时电子应从负极（陽(yang)极）流(liu)向正极（阴极）。因此，负极要是一种容(rong)易(yi)失电子的材料，而在所(suo)有元(yuan)素(su)中，锂是最容易失电子的材料。

在有了这个发现之后，惠廷厄姆前往(wang)位于纽约的埃克森總(zong)部(bu)討(tao)论該(gai)项目。会議(yi)持(chi)續(xu)了大约十(shi)五(wu)分鐘(zhong)，管理團(tuan)队随后迅(xun)速做出了一个决定：他们將(jiang)利(li)用惠廷厄姆的发现开发可商(shang)用的电池。

在1972年年末(mo)，埃克森公司就开发出了锂离子电池原型(xing)“45Ah”，并在次(ci)年拿到了专利。但在实際(ji)使(shi)用中，惠廷厄姆发现随著(zhe)被反復(fu)充(chong)放电，金属锂负极上会生长出锂枝(zhi)晶(jing)。这些锂枝晶会导致电池短(duan)路并引(yin)发火(huo)災(zai)甚(shen)至爆炸(zha)。

这一难题并未(wei)等(deng)太久(jiu)。

转行后的古迪纳夫开始研究金属氧(yang)化物的磁性，并註(zhu)意到了钴氧化物的結(jie)構(gou)与惠廷厄姆小(xiao)組(zu)在其电池阴极中使用的二氧化钛的结构相(xiang)似(si)。因此，他推斷(duan)钴材料也可以用作电极的阴极，同时解决二硫化钛價(jia)格昂(ang)貴(gui)、与空(kong)气接触后会產(chan)生有毒(du)的硫化氫(qing)的问题。

1980年，古迪纳夫帶(dai)领团队发现了锂的金属氧化物——钴酸锂作为的阴极是极好的材料。一方(fang)面(mian)，它(ta)依(yi)然(ran)能夠(gou)釋(shi)放锂离子。另(ling)一方面，它也更为稳定，没有安(an)全隱(yin)患(huan)。

但古德(de)纳夫在向牛津大学申(shen)请专利申报时，卻(que)以应用前景(jing)渺(miao)茫(mang)而被拒(ju)絕(jue)，最終(zhong)他不得不以极低(di)的价格将该設(she)计专利转售(shou)給(gei)英(ying)國(guo)原子能科学研究中心(xin)。

雖(sui)然古迪纳夫研发出了合适的阴极材料，但由于阳极材料没有根(gen)本性改善(shan)，这项技(ji)術(shu)回(hui)报依舊(jiu)甚微(wei)。

1985年，吉(ji)野(ye)彰(zhang)与其同事使用石油焦作为阳极材料，解决了锂离子电池开发剩下(xia)的难题。

1991 年，公司把古迪纳夫的钴酸锂阴极和吉野彰开发的阳极放在一起，制(zhi)成了世界上第(di)一款(kuan)商用锂离子电池，后被廣(guang)泛(fan)用于手(shou)机、电腦(nao)等数碼(ma)产品(pin)上。

繼(ji)续研发磷酸铁锂电池、全固态电池，97岁终获诺奖

然而，钴酸缺(que)点非常多：安全性差(cha)、成本高、壽(shou)命(ming)短。

1986年，古德纳夫从牛津大学回到德克萨斯大学任教后，决心继续研究，并在1995年成功开发出磷酸铁。

虽然，当时古迪纳夫认为这项技术还需再(zai)完(wan)善，但得到消息的日本电信(xin)公司NTT立(li)馬(ma)派出了商业间諜(die)岡(gang)田(tian)重(zhong)人混(hun)进古迪纳夫的实验室，竊(qie)取了磷酸铁的技术。

等古迪纳夫发现团队被日本间谍滲(shen)透(tou)时，急(ji)忙(mang)让德州大学在美(mei)国代(dai)申请了磷酸铁锂技术专利。緊(jin)接着，他又(you)和法(fa)国科学家米(mi)歇(xie)尔·阿(e)尔芒(mang)共同申请了磷酸铁锂包碳(tan)技术专利。

然而，为时已晚(wan)。

沈(chen)迷(mi)研究无心維(wei)權(quan)的古迪纳夫，直(zhi)接把专利授权给德州大学，而德州大学又把专利賣(mai)给德国南(nan)方化工和加拿大的魁(kui)北(bei)克水(shui)电公司。

之后，两家公司所组成的维权聯(lian)盟(meng)便(bian)开始了曠(kuang)日持久的专利争奪(duo)战。不仅把搞(gao)间谍的日本NTT公司告(gao)上了法庭(ting)，还在全球(qiu)各(ge)地瘋(feng)狂(kuang)搶(qiang)注专利，四(si)處(chu)出擊(ji)謀(mou)利，賺(zhuan)得盆(pen)滿(man)缽(bo)满。

2018年，有媒体问过古迪纳夫，有没有后悔(hui)交出专利技术？

他却表示，“我从来没想过它会这麽(me)值(zhi)錢(qian)，我所想的就是做出一款电池，做出和内燃(ran)机匹(pi)敵(di)的电动汽车。”

图片来源：得克萨斯大学奥斯汀分校官网

或許(xu)正是这个信念(nian)的支(zhi)撐(cheng)，让九(jiu)十多岁高龄的古迪纳夫仍(reng)能带领工程(cheng)师团队打(da)造(zao)出一个新(xin)型的低成本的全固态电池。

这款新电池能量密(mi)度至少(shao)是当下锂离子电池的三(san)倍(bei)，且不易燃燒(shao)，循(xun)環(huan)寿命更长，同时，充电速率(lv)也从幾(ji)小时大幅(fu)縮(suo)短到只(zhi)有几分钟。

2017年，一封(feng)名为《约翰·古迪纳夫应该获得诺贝尔奖的公开信》（Open Letter：John Goodenough Deserves A Nobel Prize）出现在了 CleanTechnica 网站(zhan)上，希望诺贝尔委(wei)員(yuan)会能够授予(yu)古迪纳夫诺贝尔化学奖。

当时，瑞(rui)典(dian)皇(huang)家科学院并未回应这封公开信。但两年后，距离第一塊(kuai)现代已经过去了30年，古德纳夫、惠廷漢(han)姆和吉野彰三位科学巨(ju)匠(jiang)终于因为在研发道路上所做出的貢(gong)獻(xian)共同获得了诺贝尔化学奖，而当时的古德纳夫已经97岁高龄。

这份(fen)姍(shan)姗来遲(chi)的奖项，也成为了这位科学巨匠故(gu)事中一个足(zu)够分量的篇章(zhang)。

（本文首(shou)发钛媒体App， 作者｜韓(han)敬(jing)嫻(xian)，編(bian)輯(ji)｜張(zhang)敏(min)）

参考(kao)資(zi)料：

集(ji)微网 《「芯(xin)歷(li)史」全球进化往事：美国“先(xian)驅(qu)”，日韩“壯(zhuang)大”，中国“登(deng)頂(ding)”》

每(mei)日人物社(she) 《获诺奖前，锂离子电池的成名之路和背(bei)后的三十年》

DeepTech深(shen)科技 《昔(xi)日二战老兵(bing)，54半路出家97岁获诺奖！他正挑(tiao)战新的电动车电池》返(fan)回搜(sou)狐(hu)，查(zha)看更多

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