你手機(jī)、電動車的命，都是他給的。諾獎最年長者 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(《美國化學(xué)會志》)和 Angew(德國化學(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。
不過這種電解質(zhì)仍然存在缺陷：易結(jié)晶、在室溫下會表現(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)寧德時代公布的兩項(xiàng)固態(tài)電池專利來看，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)歷過大多數(shù)年輕人的迷茫與動蕩，還換過許多個專業(yè)、跳過好幾次槽……
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 加入美國空軍，卻被派去收集氣象數(shù)據(jù)。
退役后他做出一個重要的決定，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。
開啟 Goodenough 一連串發(fā)現(xiàn)的正是他的又一次跳槽。
來到牛津大學(xué)任職無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任時，Goodenough 已經(jīng) 54 歲。
此時一家叫做 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。
同時把鈷酸鋰作為正極材料還能解決另一個問題，改善鋰枝晶的存在。
什么是鋰枝晶?
金屬鋰的表面容易長出這種形似樹枝的晶體，并且在電池使用過程中會不斷生長。
鋰枝晶一旦刺穿電池正負(fù)極之間的隔膜，就會導(dǎo)致電池自燃。
如今電動車上使用的鋰電池，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 歲時加冕了諾貝爾化學(xué)獎。
今天，99 歲的 Goodenough 還在從事著他熱愛的事業(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)測儲能是當(dāng)前鋰電池的 3 倍。
去年，寧德時代的 21C 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在福建寧德建成，Goodenough 還專門發(fā)來賀電。
他在信中表示：他相信寧德時代在鋰電池方面的創(chuàng)新會減少人們對于化石燃料的依賴。
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 歲時接受媒體采訪時的愿景完全一致。
他想解決汽車的問題，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，激勵自己：Do good anyway。
關(guān)鍵詞： 諾獎 關(guān)固態(tài)鋰電池 論文 固態(tài)電解質(zhì)
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