你手機(jī)、電動(dòng)車的命，都是他給的。諾獎(jiǎng)最年長(zhǎng)者 John B.Goodenough，人稱“足夠好”老爺爺。他 58 歲發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰，75 歲找到磷酸鐵鋰，94 歲研究固態(tài)電池。
即將邁入百歲大關(guān)，還在 JACS(《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》)和 Angew(德國(guó)化學(xué)類期刊)上發(fā)表論文。
不是綜述，不是掛名，還很高產(chǎn)的那種。
最新論文說(shuō)了啥?
Goodenough 以通訊作者的身份，在 Angew 上發(fā)表了有關(guān)固態(tài)鋰電池的最新論文。
他的團(tuán)隊(duì)提出了一種固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，不僅能提高固態(tài)鋰電池的性能，還能抑制鋰枝晶的形成。
論文中提及的 PEO 基聚化合物電解質(zhì)，由于有著高電導(dǎo)率、強(qiáng)放電性，以及成本低而被業(yè)內(nèi)看好。
不過(guò)這種電解質(zhì)仍然存在缺陷：易結(jié)晶、在室溫下會(huì)表現(xiàn)出較低的鋰離子電導(dǎo)率。
Goodenough 團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上引入了 Li2S6 作為添加劑，一舉解決了以上兩個(gè)痛點(diǎn)，還減小了界面阻，加速了鋰離子的傳輸。
今年 5 月，Goodenough 和團(tuán)隊(duì)的其他成員還在 JACS 上發(fā)表了另一篇論文。
解決的也是相同的問(wèn)題，不同的是引入 Mg (ClO4) 2 作為添加劑。
這位鋰電池之父為什么如此關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)?
傳統(tǒng)鋰電池和固態(tài)鋰電池最大的區(qū)別在于，前者使用隔膜和電解質(zhì)中含有液態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)電，后者則用固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電。
有了它，固態(tài)鋰電池就能練就不腐蝕、不漏液、耐高溫的金剛不壞之身。
目前固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)主要分為三條技術(shù)路線，分別是硫化物、氧化物和聚合物。
Goodenough 團(tuán)隊(duì)在聚合物，尤其是 PEO 電解質(zhì)的方向上努力。
根據(jù)寧德時(shí)代公布的兩項(xiàng)固態(tài)電池專利來(lái)看，其固態(tài)電池方案與硫化物電解質(zhì)相關(guān)。
另一位電池巨頭 LG 化學(xué)，正在著手研發(fā)聚合物和硫化物固態(tài)電池。
被視為下一個(gè)風(fēng)口的固態(tài)電池，正是 Goodenough 步入 90 歲以后想要突破的新關(guān)隘。
鋰電池界的最強(qiáng)發(fā)現(xiàn)者
與鋰電池結(jié)緣，是 Goodenough 人生故事的后半部。
在此之前，他也經(jīng)歷過(guò)大多數(shù)年輕人的迷茫與動(dòng)蕩，還換過(guò)許多個(gè)專業(yè)、跳過(guò)好幾次槽……
最初進(jìn)入耶魯大學(xué)學(xué)習(xí)古典文學(xué)，因?yàn)榛加虚喿x障礙轉(zhuǎn)了專業(yè)。
念過(guò)哲學(xué)，中途修了兩門化學(xué)課攢學(xué)分，最后在一名教授的建議下選擇了數(shù)學(xué)。
畢業(yè)后趕上二戰(zhàn)爆發(fā)，Goodenough 加入美國(guó)空軍，卻被派去收集氣象數(shù)據(jù)。
退役后他做出一個(gè)重要的決定，去芝加哥大學(xué)攻讀物理學(xué)博士。
在芝加哥大學(xué)，Goodenough 以固體物理為研究領(lǐng)域，師從當(dāng)時(shí)赫赫有名的物理學(xué)家齊納，為日后的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
博士畢業(yè)后，他被推薦到麻省理工的林肯實(shí)驗(yàn)室工作，在這里第一次接觸到了電池。
開(kāi)啟 Goodenough 一連串發(fā)現(xiàn)的正是他的又一次跳槽。
來(lái)到牛津大學(xué)任職無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任時(shí)，Goodenough 已經(jīng) 54 歲。
此時(shí)一家叫做 Moli Enery 的加拿大公司，剛從持有鋰電池技術(shù)的狂喜跌落到深淵。
準(zhǔn)備大干一場(chǎng)的他們，因?yàn)殇囯姵貥O易起火爆炸，發(fā)生了傷亡后產(chǎn)品被勒令召回，從此一蹶不振。
Goodenough 發(fā)現(xiàn)了一種奇特的材料 —— 鈷酸鋰，能夠取代活潑的金屬鋰提供鋰離子。
同時(shí)把鈷酸鋰作為正極材料還能解決另一個(gè)問(wèn)題，改善鋰枝晶的存在。
什么是鋰枝晶?
金屬鋰的表面容易長(zhǎng)出這種形似樹(shù)枝的晶體，并且在電池使用過(guò)程中會(huì)不斷生長(zhǎng)。
鋰枝晶一旦刺穿電池正負(fù)極之間的隔膜，就會(huì)導(dǎo)致電池自燃。
如今電動(dòng)車上使用的鋰電池，雖然技術(shù)已遠(yuǎn)超當(dāng)年，但鋰枝晶依然存在。
尋找一種穩(wěn)定的正極材料、抑制鋰枝晶的形成，成為了 Goodenough 的使命。
58 歲發(fā)現(xiàn)鈷酸鐵鋰后，Goodenough 的研發(fā)生涯如同開(kāi)了外掛。
61 歲發(fā)現(xiàn)錳尖晶石正極材料，75 歲發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰正極材料。
正是這一連串的發(fā)現(xiàn)奠定了他鋰電池之父的地位，97 歲時(shí)加冕了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
今天，99 歲的 Goodenough 還在從事著他熱愛(ài)的事業(yè)，發(fā)論文、做研究，活躍在一線。
Do good anyway
除了固態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電池研發(fā)者還面臨諸多問(wèn)題。
比如找到合適的正、負(fù)極材料，再比如減小界面阻，提高鋰離子的傳輸速度。
為此，Goodenough 還“忽悠”一位女物理學(xué)家布拉加搬到美國(guó)奧斯汀，加入他的團(tuán)隊(duì)。
最終他們共同研制出一種由特殊鈉玻璃制成的、低成本全固態(tài)電池，預(yù)測(cè)儲(chǔ)能是當(dāng)前鋰電池的 3 倍。
去年，寧德時(shí)代的 21C 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在福建寧德建成，Goodenough 還專門發(fā)來(lái)賀電。
他在信中表示：他相信寧德時(shí)代在鋰電池方面的創(chuàng)新會(huì)減少人們對(duì)于化石燃料的依賴。
據(jù)悉，21C 實(shí)驗(yàn)室中短期的研究方向也包括了固態(tài)電池的研發(fā)。
這與 Goodenough 96 歲時(shí)接受媒體采訪時(shí)的愿景完全一致。
他想解決汽車的問(wèn)題，想讓汽車尾氣從全世界的高速公路上消失。
Goodenough 在辦公室門口貼了這么一句話，激勵(lì)自己：Do good anyway。
關(guān)鍵詞： 諾獎(jiǎng) 關(guān)固態(tài)鋰電池 論文 固態(tài)電解質(zhì)
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