中国锂电网 - 锂电网,锂电行业门户网站 !

商业资讯: 行业资讯 | 企业动态 | 市场热点 | 电池产业 | 技术之窗 | 锂电知识 | 展会信息 | 人在职场 | 展会新闻 | 锂电百科

你现在的位置: 首页 > 商业资讯 > 海外传真 > 改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

信息来源:batterykey.com  时间:2018-12-28  浏览次数:322

邂逅电池,是他一生的缘份……

当今时代,无处不在的锂电池深刻地影响着人们的生活。从电子产品的“瘦身”到移动互联网的诞生,锂电池在其中扮演了极其重要的角色。

在“锂”行天下的背后,无疑是众多科学家心智的付出。被誉为“锂电之父”的古迪纳夫,就是其中的典型代表。

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

“锂电之父”——约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)(图片:www.sohu.com)

投身军旅

约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)1922年7月25日,出生于美国的纽黑文市,并在郊区农村度过了他的童年时光。他热爱这里的山水草木,并曾梦想当一名探险家。

12岁进入了马萨诸塞州的格罗顿学校。由于患有阅读障碍症,在学校里受到了不少同学的戏弄,古迪纳夫感到十分沮丧。他非常喜欢学校的诗歌和宗教哲学,也许是诗歌的韵律唤醒了他的灵性吧,进步很快,并获得了学校的奖学金。

1940年,古迪纳夫考入耶鲁大学数学专业。珍珠港事件之后,古迪纳夫主动申请服役,直到三年后,才回到耶鲁大学继续完成了他的本科学业。毕业之后,他继续远赴欧洲战场参加第二次世界大战,以气象师的身份在美国陆军航空部队服役。

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

耶鲁大学(1930年代)(图片:www.eefocus.com)

1946年,迎来了命运转折的一天。驻扎在葡萄牙特塞拉岛担任陆军上尉的古迪纳夫,接到了一封特别的电报;要求他48小时内赶回华盛顿报到。

原来是美国政府出资,选派21名军人去深造。古迪纳夫就在其列,可以选择在芝加哥大学或西北大学学习物理或数学。这份电报就是他命运漂泊中的一根“稻草”。

贵人相伴

高兴之余,古迪纳夫也会深思,参加二战的大学生那么多,为何“幸运之神”会降临到自己头上?后来,得知是耶鲁大学的一名教授推荐了他,古迪纳夫曾在自传中写道,我永远欠着迈尔斯教授的一个人情。

数学or物理?拜读怀特海经典著作《科学与现代世界》时,就对物理学产生浓厚兴趣,再经过二战洗礼的古迪纳夫,十分清楚自己的天分,所以对人生进行了重新的思考,最后,果断地选择了芝加哥大学物理系。

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

《科学与现代世界》中译本封面(图片:book.douban.com)

芝加哥大学是一个大师云集、人才辈出高等学府!物理系更是该大学的优势学科之一,物理基础十分薄弱的古迪纳夫能适应吗?

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

芝加哥大学(图片:tupian.hudong.com)

在课堂上,辛普森教授直言不讳地问他,“我不知道你一个“老兵”来这干嘛!你真的想从现在重新开始吗?” 对老师的质疑,古迪纳夫没有退缩,更多的是把它当作一种挑战,埋头学习提升自己。

半路改学物理存在困难当然是不言而喻的。然而,他遇见了一位好导师,二极体的发明者,享誉世界物理界的克拉伦斯·梅尔文·齐纳(Clarence Melvin Zener)。

齐纳是一位治学严谨的科学家,并希望自己的学生能够做出开创性的工作。他曾对古迪纳夫说:“你有两个问题,第一个问题是找到问题,第二个问题是解决问题……”

“电”路坎坷

1952年,古迪纳夫以一篇关于六角形金属合金结构随导电电子浓度变化的论文获得了博士学位。毕业后,被推荐进入麻省理工学院的林肯实验室工作。

古迪纳夫的团队负责改进早期计算机的存储能力,他们开发的陶瓷磁记忆核为随机存取存储器(RAM)的诞生奠定了基础。

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

古迪纳夫(图片:www.hqrw.com.cn)

在这里,古迪纳夫第一次介入到电池领域的相关研究,不过此时他研究的是钠硫电池。这是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

福特(Ford)公司的钠硫电池(1966年专利)(图片:www.cailiaoniu.com)

应邀为福特公司开发了钠硫电池,充一次电可以让电动汽车行驶82英里,但是实际上还是不能应用于电动汽车。因为熔化的电极需要工作在300℃的环境之中,这显然不切合实际。

1976年,古迪纳夫收到了来自牛津大学的邀请,担任无机化学教授一职。但是,此前古迪纳夫曾设想去伊朗建立能源研究所。迷惘中的他不知该如何抉择。

牛津大学(图片:chinadaily)

最后,在妻子劝说下,踏上了牛津大学的电化学研究之旅。古迪纳夫发明锂离子电池,与妻子的鼓励分不开的。在一些重大的人生抉择上,妻子的建议更具客观性。

对手强劲

这位只修过两门化学课程的物理学博士,在接下来的电化学研究领域遭遇到的竞争对手数不胜数。

例如,就在上任的同一年,世界石油巨头埃克森公司申请了世界上第一个锂电池的发明专利。在能源危机的大背景下,埃克森公司率先秘密组建了一个电池技术实验室,并招揽了一大批顶尖级人才。其中,曾在斯坦福大学做过三年固态电化学研究的博士后斯坦利?惠廷汉姆就是其中的一个重量级人物。

与此同时,因发明晶体管而名扬天下的贝尔实验室,也建立了一个关于下一代电池的研发小组。这个小组也聚集了一大批一流的化学家和物理学家,在新型电池技术研究方面持续发力。

成果斐然

埃克森公司的锂电池专利无疑是一个重大的技术突破,然而在产业化应用方面并不被看好。因为正极材料使用的硫化钛,电化学性能极不稳定,在充电过程中非常容易起火爆炸。

古迪纳夫对锂电池的爆炸问题十分关注,推测氧化物电极或许能克服这个问题。

古迪纳夫在牛津大学与同事合影(前排左二为古迪纳夫)(图片:www.sohu.com)

在这个方向上,古迪纳夫的研究团队进行了长达4年的研究,终于发现了一种名为钴酸锂的新材料。

钴酸锂为一种层状材料,两个由钴和氧原子紧密结合形成的正八面体“平板”,可以把锂原子层镶嵌在其中。这样的一种特殊结构,可以使得锂原子在钴酸锂晶体中快速地移动。是一种安全系数很高的电极材料,并且还可以提高电池的使用电压,从而可以提升电池的储电量。

钴酸锂晶体结构(白色圆球表示锂原子,红色圆球表示氧原子,蓝色圆球表示钴原子)(图片:www.eefocus.com)

这一研究成果使第一个可充电锂离子电池诞生,并成功应用于索尼公司的最早期移动电话之中。后来,他还发现了磷酸铁锂电极新材料,在低成本和稳定性方面具有更大的优势。

——————————————————————————

【1】科学人.《手机锂电池为什么会爆炸?这个人研究清楚了》,ee-focus与非网,2017-09-30。

【2】https://translate.sogoucdn.com/pcvtsnapshot?url=https%3A%2F%2Fwww.datacenterdynamics.com%2Fanalysis%2Frestless-inventor%2F&from=en&to=zh-CHS&tfr=englishpc&domainType=sogou

【3】https://translate.sogoucdn.com/pcvtsnapshot?url=https%3A%2F%2Falcalde.texasexes.org%2F2015%2F07%2Fthe-inventor%2F&from=en&to=zh-CHS&tfr=englishpc&domainType=sogou

作者:苏更林

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

【1】科学人.《手机锂电池为什么会爆炸?这个人研究清楚了》,ee-focus与非网,2017-09-30。

【2】https://translate.sogoucdn.com/pcvtsnapshot?url=https%3A%2F%2Fwww.datacenterdynamics.com%2Fanalysis%2Frestless-inventor%2F&from=en&to=zh-CHS&tfr=englishpc&domainType=sogou

【3】https://translate.sogoucdn.com/pcvtsnapshot?url=https%3A%2F%2Falcalde.texasexes.org%2F2015%2F07%2Fthe-inventor%2F&from=en&to=zh-CHS&tfr=englishpc&domainType=sogou

作者:苏更林

改变世界的锂电 出自一个“二战老兵”之手

]article_adlist-->
    ——本信息真实性未经中国锂电网证实,仅供您参考