??“很高興我活得足夠長！”在被告知自己是迄今為止年齡最大的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者時(shí)，97歲的美國固體物理學(xué)家約翰?古迪納夫（John B. Goodenough，編注，good enough，足夠好）這樣說道。他表示，還要再工作5年，102歲退休！
當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰?古迪納夫、斯坦利?威廷漢（M. Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
在一段視頻中，古迪納夫拄著拐杖，笑容洋溢地說道，“這真是個(gè)驚喜！我只能說這是一個(gè)多么非凡的日子，我非常高興能獲得諾貝爾獎(jiǎng)，讓我獲得如此榮譽(yù)。”
約翰?古迪納夫在辦公室中
古迪納夫出生于1922年，目前是美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程和材料科學(xué)教授，現(xiàn)在仍然一有時(shí)間就去實(shí)驗(yàn)室。他被稱為“鋰電池之父”，是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰陽極材料的發(fā)明人。
他在2009年獲得了費(fèi)米獎(jiǎng)，以及由英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)頒布、以他名字命名的“John B.Goodenough” 獎(jiǎng)，于2013年獲得奧巴馬親自授予的美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆?br>作為鋰電池領(lǐng)域突出貢獻(xiàn)者，古迪納夫每年都被列入“預(yù)測得獎(jiǎng)名單”，但每年都會(huì)錯(cuò)過——直到今年。他曾說，有些人就像是烏龜，走得慢，也找不著路，但它卻能夠一直不停地爬下去。
值得一提的是，古迪納夫也是目前為止獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)年齡最大的科學(xué)家。在此之前，這個(gè)記錄由96歲高齡獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的阿瑟·阿什金保持。而同樣出生于1922年的物理學(xué)家楊振寧在62年前就已經(jīng)斬獲了諾貝爾物理獎(jiǎng)。
鋰電池領(lǐng)域貢獻(xiàn)巨大，卻多年諾獎(jiǎng)陪跑
當(dāng)前最常見的鋰電池中，正極為鈷酸鋰材料，負(fù)極是碳材料。這種重量輕、可充電的高能量密度電池如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦以及電動(dòng)汽車等各種設(shè)備。它還可以儲(chǔ)存大量來自太陽能和風(fēng)能的能量，使得無化石燃料的社會(huì)成為可能。
在鋰電池發(fā)明之前，最初的可充電電池的電極中含有固體物質(zhì)，當(dāng)它們與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)分解，從而毀壞電池。鋰離子電池的基礎(chǔ)是在上世紀(jì)70年代的石油危機(jī)期間建立的。英籍化學(xué)家斯坦利?威廷漢起草了鋰電池的初步設(shè)計(jì)方案，以硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成了一個(gè)可以充放電的電池。
但該電池的電化學(xué)反應(yīng)使它容易爆炸，還會(huì)在反復(fù)的充放電過程中逐漸衰減。古迪納夫則認(rèn)為他能設(shè)計(jì)出一款更有效且沒有上述缺陷的鋰電池。根據(jù)避免在電極中使用金屬錳的思路，古迪納夫和團(tuán)隊(duì)開始在金屬氧化物中尋找替代材料。
約翰?古迪納夫的電池
經(jīng)過四年的實(shí)驗(yàn)，古迪納夫于1980年開發(fā)出了鋰離子可充電電池的首選陰極材料鈷酸鋰，其較之金屬鋰更為溫和且能夠提升了電池儲(chǔ)存電量。兩年后，古迪納夫?qū)嶒?yàn)室又發(fā)現(xiàn)了另一種更為穩(wěn)定和便宜的材料錳酸鋰。
以古迪納夫的研究為基礎(chǔ)，日本化學(xué)家吉野彰使用鈷酸鋰陰極和碳陽極，在1985開發(fā)了第一個(gè)商業(yè)上可用的鋰離子電池原件。這種電池的功能不是基于任何有害的化學(xué)反應(yīng)，而是讓鋰離子在電極之間來回流動(dòng)，這使得電池壽命更長。
1991年，索尼公司率先將其真正商業(yè)化。鋰電池研究由此成為熱門，全世界的實(shí)驗(yàn)室都開始探索體積更小、能量密度更高的鋰電池結(jié)構(gòu)。而在此之前，沒有人預(yù)料到這項(xiàng)研究具有如此巨大的商業(yè)市場。
1997年，古迪納夫和團(tuán)隊(duì)又開發(fā)了另一種更加穩(wěn)定安全的正極材磷酸鐵鋰，它是目前電動(dòng)汽車、電動(dòng)大巴、電動(dòng)船舶、大規(guī)模儲(chǔ)能、通信基站、數(shù)據(jù)中心等所用電池的主流材料。
值得一提的是，盡管根據(jù)行業(yè)分析公司預(yù)測，當(dāng)前的鋰電池市場至少值350億美元，但作為開發(fā)者的古迪納夫卻幾乎沒有從中獲益。牛津大學(xué)并沒有為古迪納夫的電池技術(shù)申請專利，為了讓這項(xiàng)技術(shù)走向市場，他最終把專利轉(zhuǎn)給了牛津大學(xué)附近的政府實(shí)驗(yàn)室英國原子能研究機(jī)構(gòu)（AERE Harwell）。
但古迪納夫本人對此并不在意。他曾在采訪中表示，他經(jīng)常被問“當(dāng)你這樣做的時(shí)候，你能預(yù)料到會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果嗎？”，而他的答案是“當(dāng)然沒有，我只知道這是一件我應(yīng)該做的事情”。
憑借在鋰電池領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，古迪納夫成為諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的熱門人選，每年都被列入“預(yù)測得獎(jiǎng)名單”，許多人都認(rèn)為他配得上化學(xué)界的最高榮譽(yù)。陪跑多年后，他在今年終于如愿以償。
退伍返學(xué)曾遭勸退，47歲首次接觸電化學(xué)
古迪納夫于1922年出生于德國耶拿，在康涅狄格州紐黑文市長大。他的父親是耶魯大學(xué)宗教史學(xué)者，他的哥哥比他大三歲，后來是賓夕法尼亞大學(xué)人類學(xué)家。盡管家庭富足，父母的關(guān)系卻并不和諧，按他的話說甚至“是一場災(zāi)難”，這種摩擦演化為對孩子的冷漠。古迪納夫曾回憶，他童年的唯一玩伴是一條叫Mack的狗。
他在12歲時(shí)被送到馬薩諸塞州的一所私立寄宿學(xué)校念書，此后便很少再有父母消息。由于有嚴(yán)重的閱讀障礙，古迪納夫一開始的學(xué)習(xí)并不順利。他曾提到，“我閱讀起來很困難，但是最終還是自學(xué)了閱讀和寫作?！?br>
年輕時(shí)的約翰?古迪納夫
1940年，古迪納夫考入耶魯大學(xué)。但由于和家中關(guān)系不好，他的父親只給了他35美元，而當(dāng)時(shí)耶魯大學(xué)的學(xué)費(fèi)一年是900美元。于是他靠獎(jiǎng)學(xué)金和給有錢人家小孩當(dāng)家教填補(bǔ)學(xué)費(fèi)，再也沒問家里要一分錢。大學(xué)期間，他先是學(xué)習(xí)古典文學(xué)，隨后又轉(zhuǎn)而攻讀哲學(xué)，為了湊學(xué)分還多選修了兩門化學(xué)課。后來有數(shù)學(xué)教授認(rèn)為他頗具天賦，又考慮到自己閱讀上的困難，他便轉(zhuǎn)修數(shù)學(xué)，并以優(yōu)異的成績從耶魯大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè)。
二戰(zhàn)爆發(fā)后，古迪納夫進(jìn)入美國航空部隊(duì)工作，被派到太平洋一個(gè)海島上收集氣象數(shù)據(jù)。期間，他閱讀了阿爾弗雷德·諾斯·懷特海德的開創(chuàng)性著作《科學(xué)與現(xiàn)代世界》，該書分析了科學(xué)發(fā)現(xiàn)對不同歷史時(shí)期的影響。古迪納夫在自傳中寫道，“我只是覺得我應(yīng)該做的是科學(xué)。盡管我還沒有一個(gè)清晰的規(guī)劃，但是我知道，如若我有機(jī)會(huì)，我會(huì)去學(xué)習(xí)物理?！?br>戰(zhàn)爭結(jié)束后不久，這個(gè)機(jī)會(huì)就來了。1946年，古迪納夫被一封電報(bào)召回華盛頓。彼時(shí)，聯(lián)邦基金可以幫助一批退伍軍人到芝加哥大學(xué)參與自然科學(xué)的研究生課程，一位耶魯大學(xué)的數(shù)學(xué)系教授在名單中填了古迪納夫的名字，他便得以進(jìn)入芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)物理。
對于古迪納夫而言，從軍幾年后重返學(xué)校是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，尤其學(xué)習(xí)一門全新學(xué)科。在他入學(xué)時(shí)，登記員勸退他說，“我不明白你們這些退伍軍人。難道你不知道，凡是在物理學(xué)上有過重大成就的人，在你這個(gè)年紀(jì)就已經(jīng)做出了成績嗎?你現(xiàn)在還想開始嗎？”
但古迪納夫并沒有氣餒，他在物理界大牛克拉倫斯·齊納的指導(dǎo)下研究固態(tài)物理學(xué)，并于1951年和1952年分別獲得芝加哥大學(xué)物理學(xué)碩士和博士學(xué)位。他曾提到，齊納在第一次見面時(shí)就告訴他，“現(xiàn)在你有兩個(gè)問題，第一個(gè)問題是找到一個(gè)問題，第二個(gè)問題是把它解決掉?！爆F(xiàn)在看來，古迪納夫兩點(diǎn)都做到了。
畢業(yè)后，古迪納夫被推薦到麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室，在1952至1976年間從事固體磁性的相關(guān)研究。在那里，他發(fā)現(xiàn)了材料中磁體交換的規(guī)律，為后來數(shù)字計(jì)算機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。古迪納夫曾提到，他于1969年應(yīng)邀負(fù)責(zé)福特公司1967年發(fā)明的鈉硫電池項(xiàng)目，這也是他首次接觸到電池和電化學(xué)。
1970年代，美國受到阿拉伯國家石油禁運(yùn)的影響，能源危機(jī)日益嚴(yán)重。古迪納夫感受到了石油危機(jī)的影響，希望為替代能源發(fā)展做出貢獻(xiàn)，并因此進(jìn)入了能源研究領(lǐng)域。離開麻省理工學(xué)院后，他于1976年至1986年進(jìn)入牛津大學(xué)任教，兼任無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任。在此期間，他開發(fā)出了鋰離子可充電電池的首選陰極材料鈷酸鋰，從而解決了早期鋰電池容易產(chǎn)生枝晶導(dǎo)致爆炸的問題。
因?yàn)榕＝虼髮W(xué)有65歲強(qiáng)制退休的規(guī)定，古迪納夫在64歲離開牛津大學(xué)，加入美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，在機(jī)械工程和材料科學(xué)任教，繼續(xù)從事科研工作至今。
97歲每天都去實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)研究固態(tài)電池
值得一提的是，現(xiàn)年97歲高齡的古迪納夫每天仍然在做實(shí)驗(yàn)?！皳?jù)我所知，他每天都還在去實(shí)驗(yàn)室。他是個(gè)了不起的人，他對這一領(lǐng)域非常著迷?！敝Z貝爾化學(xué)委員會(huì)成員拉姆斯特倫（Olof Ramstr?m）說道。
約翰?古迪納夫2015年在實(shí)驗(yàn)室中
他正在研制一種真正能讓電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車匹敵的“超級電池”，并希望這種電池可以經(jīng)濟(jì)地存儲(chǔ)風(fēng)能和太陽能。他的研究方向涉及電池科學(xué)領(lǐng)域里最難的問題之一：如何用純鋰或者鈉制作電池陽極？
2017年2月，古迪納夫公布了新一代電池技術(shù)：能量密度是當(dāng)前鋰電池3倍，且安全系數(shù)更高的全新固態(tài)電池。他表示，他和研究團(tuán)隊(duì)正在準(zhǔn)備給這款新型固態(tài)電池申請專利，并計(jì)劃與電池生產(chǎn)廠商合作，開發(fā)和測試為電動(dòng)汽車和能源存儲(chǔ)裝置提供的新型電池。
2018年3月，他在自然子刊《Nature Electronics》上發(fā)表文章，回顧了可充電鋰離子電池的發(fā)明歷史，并對未來發(fā)展指明了道路。
目前，古迪納夫仍在繼續(xù)從事能源方面的研究。去年，他在接受外媒采訪時(shí)表示，“我想解決汽車的問題。我想讓汽車尾氣從全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到這一天。我今年96歲，還有時(shí)間?！????
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