“锂电池之父”古迪纳夫逝世，97岁获得诺贝尔奖

界面新闻记者 | 王勇

6月26日，锂离子电池的共同发明者、2019年诺贝尔化学奖的共同获得者约翰·班尼斯特·古迪纳夫 (John Bannister Goodenough) 去世，享年100岁。这一消息得到了他的学生古拉斯·格伦迪什(Nicholas Grundish) 确认。

古迪纳夫是著名的固体物理学家，也是电池正极材料钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂的发明者。2019年获得诺贝尔化学奖的他，已是97岁高龄，成为了获奖时年龄最大的诺贝尔奖得主。

经历了百年沧桑的古迪纳夫，一生可称为传奇。他生于1922年7月25日，幼年在寄宿制的格罗顿学校学习，虽然患有阅读困难但依旧顺利毕业并拿到奖学金，于1940年进入耶鲁大学。

在耶鲁大学，他先是学习古典文学，后又转而攻读哲学，为了凑学分，他还多选修了两门化学课，最终专修数学。

1944年，古迪纳夫取得数学学士学位，以优异成绩从耶鲁大学毕业，后报名空军参加了二战，回国后于1952年在芝加哥大学获得物理学博士学位，其指导教授齐纳（Zener）是美国著名的应用物理学家，在超导、软物质、冶金学等等领域均有建树。

此后二十多年，古迪纳夫就职于麻省理工学院林肯实验室，主要从事开发随机存取磁记忆体（RAM）的跨学科研究。在此期间，他开发了氧化材料中的合并轨道排序概念，制定了材料磁性超交换标志的规则。

除此之外，他还对高效电化学工厂、氧化物工程、钠离子快速运输骨架等工作有所研究，这些对基础材料的研究，奠定了他之后成为“锂电池之父”的基础。

1976年，古迪纳夫前往牛津大学担任无机化学实验室负责人，彼时54岁的他，开启了一项改变世界的研究，确定并开发了LixCoO2作为锂离子电池的正极材料，该材料现在仍被广泛使用。

上世纪70年代，关于电池技术和材料的研究正处在探索之中。1976年，在埃克森美孚工作的英国科学家斯坦·惠廷厄姆（Stan Whittingham）提出使用二硫化钛层状材料做嵌锂材料，实现锂离子的嵌入嵌出的概念，并发表在世界权威期刊《Science》上。

加拿大Moli Energy公司以该技术路线生产大量锂电池，但这些锂电池稳定性差、高度易爆，后被召回并导致该公司被日本NEC公司收购。

当时，古迪纳夫所在的林肯实验室由美国空军资助，研究内容受到空军限制。在得知牛津大学化学系无机实验室的工作机会后，选择跳槽加入。

此后数年间，古迪纳夫将研究重点放在锂离子脱嵌氧化物上，1980年，他的课题组发表了题为“Solid-Solution Oxides for Storage-Battery Electrodes”（用于蓄电池电极的固溶体氧化物）的文章，该文首先讨论了电极脱嵌锂离子电极材料的电化学模型，文中提出使用金属氧化物替代硫化钛作为电池正极材料，并首次尝试了使用锂钴氧化物作为电池正极。

这一文章的发表，拉开了锂钴氧化物作为锂离子电池正极材料研究的序幕。此后，一篇题为“LixCoO2(0＜x≤1): A New Cathode Material for Batteries of High Energy Density”（一种新型高能量密度电池正极材料）的文章，标志着实用化的锂离子电池正极材料零的突破。

此后，他及所在的课题组对锂铁氧化合物、锂锰氧材料、锂钛氧材料、锂钒氧材料以及锂稀土硒碲化合物进行了研究。最终发现，锂锰氧是一种稳定而且具有优良的导电、导锂性能的材料，其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂。

在牛津大学的这段时间，除材料领域之外，古迪纳夫在无机光敏染料、金属氧化物的光催化以及铁硫化物、电极测试方法、新研究手段、电池性能测试以及燃料电池与金属空气电池等等内容进行了研究。

其中，钴酸锂正极材料的出现，为索尼锂离子电池的商业化提供了基础，世界上第一款商用锂电池由此在1991年诞生。

古迪纳夫1986年从牛津退休，但是其科研工作并未止步，64岁的他来到德州大学奥斯汀分校继续开展科研工作。此后一年时间他就发表了8篇文章中，共有5篇有关新型超导材料，余下3篇则涉及铁氧化物。

在1987-1995年间，古迪纳夫的团队先后对铁与其他金属及非金属共同组成氧化物晶体的性质进行了表征与研究，比如硫酸铁，钼酸铁，坞酸铁，钒铁氧化物等等，此后他将研究重点放在了超导材料，燃料电池的氧负离子电解质以及燃料电池中质子交换膜材料设计等方面。

直到1997年，75岁的古迪纳夫发表题为“Phospho-olivines as positive-electrode materials forrechargeable lithium batteries”（磷橄榄石作为可充电锂电池正极材料）的文章，首次提出并验证了使用橄榄石结构的磷酸铁锂材料作为锂离子电池正极的构想，这一研究打破了正极副族金属材料丰度均较低而价格昂贵的限制。

此后的近十年时间里，古迪纳夫在磷酸铁锂的研究主要在材料的改进以及材料性能衰减方面。

在电池研究方面，已逐渐高龄的古迪纳夫始终走在技术最前沿，包括现在讨论较多的液流电池、固态电池材料等等。2015年，还未获得诺奖的古迪纳夫对其传记作者史蒂夫·勒文（Steve LeVine）说，“我只有92岁，我还有很长的路要走。”

随着电动车和储能应用的兴起，锂电池正成为世界新旧动能转换的顶梁柱，古迪纳夫无疑是促成这一历史性转变的关键人物。