“小身材,高能量”這是對(duì)鋰電池最貼切的描述了,F(xiàn)在生活中鋰電池隨處可見,小到紐扣電池,大到動(dòng)力電池,可以說(shuō)是真正改變了人們的生活。2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)也因此授予”鋰電三杰”斯坦利•惠廷漢姆、約翰•古迪納夫、吉野彰,以表彰他們?cè)阡囯姵匮芯块_發(fā)方面的卓越貢獻(xiàn)。評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)稱,他們?yōu)槿祟悗?lái)“前所未見的強(qiáng)大電池”,創(chuàng)造了一個(gè)“可充電的世界”。
三位科學(xué)家中,令人印象想最深的應(yīng)該是有著“鋰電池之父”之稱古迪納夫(John B•Goodenough)。這位97歲高齡的的科學(xué)家不僅打破了2018年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的阿瑟•阿什金所保持的96歲高齡紀(jì)錄,成了諾貝爾獎(jiǎng)史上最年長(zhǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)撸乙云溆铝?chuàng)新潮頭、矢志追求卓越的科研人生,為現(xiàn)代鋰電池的橫空出世做出了非凡貢獻(xiàn)。
兒時(shí)與孤獨(dú)相伴
古迪納夫,1922年7月25日出生于美國(guó),在家排行老二,他上邊有一個(gè)哥哥,父親歐文是耶魯大學(xué)的教授。有人說(shuō),天才的童年要么有一個(gè)哥哥,要么有一條狗相伴。古迪納夫也不例外。童年的時(shí)候,因?yàn)楦改赋t[離婚,再加上年長(zhǎng)的哥哥忙于自己的事業(yè),古迪納夫常常離群索居,他唯一的玩伴就是Mack。Mack是一條狗。
兒時(shí)的古迪納夫,學(xué)業(yè)并不順利。小古迪納夫患有先天性讀寫困難癥,他的學(xué)習(xí)成績(jī)總是差強(qiáng)人意。他喜歡在大自然中游蕩,探索森林的奧秘,抓蝴蝶和土撥鼠。正是與大自然親密接觸的過(guò)程培養(yǎng)了他熱愛(ài)自然,渴望探索自然,發(fā)現(xiàn)其中奧秘的情懷。
古迪納夫小時(shí)候缺少母愛(ài),所以他決心在學(xué)業(yè)上有所作為。但是父母卻在他高考前夕離婚了,父親娶了自己的研究助手,這對(duì)忙于高考的古迪納夫來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的打擊,也產(chǎn)生了不小的心理影響。而古迪納夫并沒(méi)有氣餒,他終夜與孤燈相伴,客服了這些障礙,考入了耶魯大學(xué)。然而父親只給了他35美元,那時(shí)耶魯大學(xué)每年的學(xué)費(fèi)大概是900美元,不夠的部分古迪納夫還要去做兼職來(lái)支付學(xué)費(fèi),養(yǎng)活自己。
短短四年,古迪納夫換了四五個(gè)專業(yè)方向,這讓他在每個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)上都不夠深入。不過(guò),也正是這一“豐富”的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,為他日后的科研生涯做了鋪墊。
而立之年還在掙扎
“二戰(zhàn)”爆發(fā)后,古迪納夫加入了美國(guó)空軍,他被派到太平洋的一個(gè)海島上收集氣象數(shù)據(jù)。戰(zhàn)后,古迪納夫所在的部隊(duì)駐扎在葡萄牙,這個(gè)時(shí)候他已經(jīng)是一名陸軍上尉。他回憶說(shuō):“不久,幸運(yùn)之神來(lái)敲門了,一份電報(bào)過(guò)來(lái),要求我48小時(shí)內(nèi)回到華盛頓報(bào)道。”原來(lái)政府有一筆沒(méi)花完的錢,要送21名軍人去念研究生,這一消息使得古迪納夫欣喜若狂。
報(bào)道的那一天,一位面試官很是瞧不上這個(gè)吹了四年海風(fēng)的大齡青年。甚至嘲笑道:“我不明白你這個(gè)老兵來(lái)干嘛!在你這個(gè)年紀(jì),科學(xué)家早就已經(jīng)做出了他們最偉大的成就了!闭f(shuō)的也是,那個(gè)年代風(fēng)靡全球的科學(xué)家們,在古迪納夫這個(gè)年紀(jì),早已碩果累累,功成名就了。愛(ài)因斯坦26歲提出相對(duì)論,愛(ài)迪生32歲點(diǎn)亮白熾燈,居里夫人36歲拿到了諾貝爾獎(jiǎng)!扒杆銇(lái)七年之后,我拿到博士文憑已是而立之年了。”
30歲博士畢業(yè)之后,古迪納夫來(lái)到了剛成立了一年的麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室,第一次接觸到了鋰離子在固體中的遷移,后來(lái)又開始了固態(tài)陶瓷的基礎(chǔ)研究。因?yàn)橛熊姺降念A(yù)算支撐,他一待就是24年,提出了古迪納夫—金森法則,為日后隨機(jī)存儲(chǔ)器的誕生奠定了重要基礎(chǔ)。
因1973年爆發(fā)的石油危機(jī),古迪納夫看到了日益突出的能源問(wèn)題,他開始轉(zhuǎn)向能源存儲(chǔ)的研究。 但1976年,軍方削減預(yù)算,古迪納夫開始考慮去留問(wèn)題,最終在妻子的建議下決定動(dòng)身前往英國(guó)牛津大學(xué)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室做負(fù)責(zé)人。曾經(jīng)“而立之年還在掙扎”的古迪納夫,迎來(lái)了人生的重大轉(zhuǎn)折,這一年他54歲。
新的開始,投身鋰電之路
1970年代后期,有一種電池因?yàn)槭褂媒饘黉囎鳛殡姌O,而被稱為鋰電池。這種小型化的便攜式鋰電池誘人人的前景,吸引著無(wú)數(shù)的化學(xué)家投身到鋰電池的研究中。此時(shí)的古迪納夫雖然只學(xué)過(guò)兩門化學(xué)課,但憑著過(guò)硬的固體物理功底,研究起一種神奇的材料——鈷酸鋰。
1980年,古迪納夫嘗試用鈷酸鋰與石墨組成新的鋰電池。古迪納夫的新電池?fù)碛懈〉捏w積,更大的容量和更加穩(wěn)定的使用方式,因此頗受市場(chǎng)歡迎。古迪納夫研制鈷酸鋰來(lái)取代金屬鋰,既解決了電池的安全性問(wèn)題,又降低了電池的制造成本,實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池技術(shù)的革命性突破。
1986年,古迪納夫回到了祖國(guó),進(jìn)入德克薩斯州大學(xué)奧斯丁分校。所有人都以為這個(gè)老教授準(zhǔn)備養(yǎng)老時(shí),誰(shuí)都沒(méi)想到,他卻將目光轉(zhuǎn)向另一種材料。
10年后,他再一次讓世界震動(dòng)。1997年,他拿出的材料叫做磷酸鐵鋰。這年他75歲。古迪納夫發(fā)現(xiàn)的磷酸鐵鋰這樣一種新型材料,不僅更為便宜,而且更安全,構(gòu)成了電動(dòng)汽車時(shí)代非常重要的基礎(chǔ)。
鋰電池——足夠好(good enough)了嗎?
鋰電池足夠好了嗎?古迪納夫不這么認(rèn)為,剛剛奪得諾貝爾獎(jiǎng)的古迪納夫依然在科研道路上堅(jiān)持不懈的探索著。在他看來(lái),進(jìn)行鋰電池研究是他最大的快樂(lè)。
他說(shuō):“我的下一個(gè)目標(biāo)是一種真正能讓電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車匹敵的超級(jí)電池。”年近半百的古迪納夫雄心勃勃:“我希望這種電池可以經(jīng)濟(jì)地存儲(chǔ)太陽(yáng)能和風(fēng)能!彼f(shuō),“我想解決汽車的問(wèn)題。我想讓汽車尾氣從全世界的高速公路上小時(shí)。我希望死前能看到這一天。我今年97歲,還有時(shí)間”
古迪納夫(goodenough) is good enough
《華爾街日?qǐng)?bào)》這樣評(píng)論道,“先有鈷酸鋰,后又有磷酸鐵鋰,古迪納夫‘鋰離子電池之父’的稱號(hào)當(dāng)之無(wú)愧!敝钡浆F(xiàn)在,我們每天都離不開的手機(jī),電腦中的鋰電池正極材料仍然使用的是古迪納夫1980年左右發(fā)現(xiàn)的鈷酸鋰。
實(shí)際上,古迪納夫從來(lái)沒(méi)就沒(méi)覺(jué)得自己——good enough(足夠好)。每一天,他都在進(jìn)行著他的研究——收集線索,完善資料,繼續(xù)向前。他常重復(fù)“爬行烏龜?shù)谋扔鳌保骸笆沟,這種貫穿一生的爬行,總會(huì)帶來(lái)預(yù)料不到的好處,尤其在你不斷穿越,一路收集各種線索的情況下!
如果你會(huì)有“現(xiàn)在做XX是不是太晚”的疑惑,一定要看看古迪納夫(Goodenough)這傳奇的一生。上得了戰(zhàn)場(chǎng),也上得了課堂。
足夠好,還會(huì)更好。
參考資料:
高榮偉.“鋰電池之父”古迪納夫的傳奇人生.
蔡志群.古迪納夫:我97歲了,還年輕.
電池中國(guó).約翰·古迪納夫——鋰離子電池的先驅(qū),并推動(dòng)其在汽車領(lǐng)域應(yīng)用.
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