
锂电技术已经成为世界公认的将改变世界生活方式的重要技术之一!当地时间6月25日,2019年诺贝尔化学奖得主、被誉为锂电池之父的约翰·古迪纳夫(JohnB.Goodenough)去世,享年100岁!约翰·古迪纳夫这位97岁高龄诺奖得主有个好听的英文名:Goodenough(古迪纳夫),用中文直译过来就是“足够好”,好记又好听,而他,也确实是一个把自己的人生和人类的命运,都弄得“足够好”的人!
古迪纳夫是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人,他的研究使锂电池体积更小、容积更大、使用方式更稳定,并推动锂电池实现了商业化,开启了电子设备便携化进程。
1991年,日本索尼在采用古迪纳夫关于钴酸锂的研究成果后制成世界上第一款商用锂电池,从此手机、照相机、手持摄像机乃至电动汽车等领域各自步入了便携式新能源时代。
古迪纳夫曾说:“我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到这一天。”
古迪纳夫,1922年7月25日出生于美国,在家排行老二,他上边有一个哥哥,父亲欧文是耶鲁大学的教授。有人说,天才的童年要么有一个哥哥,要么有一条狗相伴,古迪纳夫也不例外。
童年的时候,因为父母常闹离婚,再加上年长的哥哥忙于自己的事业,古迪纳夫常常离群索居,他唯一的玩伴就是一条叫做Mack的狗。
儿时的古迪纳夫,学业并不顺利,小古迪纳夫患有先天性读写困难症,他的学习成绩总是差强人意。
他喜欢在大自然中游荡,探索森林的奥秘,抓蝴蝶和土拨鼠。正是与大自然亲密接触的过程培养了他热爱自然,渴望探索自然,发现其中奥秘的情怀。
古迪纳夫小时候缺少母爱,所以他决心在学业上有所作为。但是父母却在他高考前夕离婚了,父亲娶了自己的研究助手,这对忙于高考的古迪纳夫来说是个不小的打击,也产生了不小的心理影响。
而古迪纳夫并没有气馁,他终夜与孤灯相伴,克服了这些障碍,考入了耶鲁大学。然而父亲只给了他35美元,那时耶鲁大学每年的学费大概是900美元,不够的部分古迪纳夫还要去做兼职来支付学费,养活自己。
古迪纳夫走向锂电池、固态化学研究之路的历程,高度曲折,时间跨度也很大。
进入耶鲁之后,古迪纳夫还是遵循着自己的兴趣,先是选了古典文学,后来转到了哲学,期间还学习过化学。
这里要额外注意一下,古迪纳夫后来说自己修化学,纯属凑学分,但没想到后来成为开启他一生最重要工作的契机。
之后,在一名教授的建议下选择了数学专业,并坚持了下去,这是古迪纳夫第一次换专业。
但这一路也颇为坎坷,就在读大学的第二年,珍珠港事件爆发了。
古迪纳夫选择了主动申请服役,打了三年,战争结束后才回到耶鲁大学完成了学业。
毕业之后,他再度加入美国空军,依靠数学专业背景成为了战争气象预报专家。
1946年,古迪纳夫迎来了命运的转折。当时,美国政府出资,选派军人去深造,获得了耶鲁大学教授推荐的古迪纳夫就在其列,他可以选择在芝加哥大学或西北大学学习物理或数学。
经过重重考虑,他决定前往芝加哥大学攻读物理学博士。这是古迪纳夫第二次换专业,从数学转向物理,先后师从费米和齐纳(齐纳二极管发明者)。
他带着科研梦想到芝加哥大学进修物理,教授有点瞧不上这个半路出家的大龄青年:“在你这个年纪,那些物理学巨匠们早就荣誉等身了。”意思是,你这么大年纪了,还是别折腾了。
的确如此,爱因斯坦26岁提出了相对论,爱迪生32岁发明了白炽灯,居里夫人36岁已经拿到了诺贝尔奖,连中国作家张爱玲都说过“出名要趁早”。
但古迪纳夫没有退缩,他的导师,大名鼎鼎的稳压二极管发明者齐纳对他说:“人的一生只有两个问题,第一问题,是找到一个问题,第二个问题,是把他解决掉。”
短短四年,古迪纳夫换了四五个方向,这让他在每个专业学习上都不够深入。不过,也正是这一“丰富”的学习经历,为他日后的科研生涯做了铺垫。
30岁获得物理学博士学位之后,按照正常剧情,古迪纳夫在物理学这条路上一直走了下去。
古迪纳夫来到了刚成立了一年的麻省理工学院林肯实验室,第一次接触到了锂离子在固体中的迁移,后来又开始了固态陶瓷的基础研究。
因为有军方的预算支撑,他一待就是24年,主要从事内存的材料物理和固态陶瓷研究,并提出了古迪纳夫—金森法则,为日后随机存储器的诞生奠定了重要基础。
已经年近半百,本来以为一生就可以这么平淡地过下去,但下一个挑战还在等着他。
因1973年爆发的石油危机,古迪纳夫看到了日益突出的能源问题,他开始转向能源存储的研究。但1976年,军方削减预算,古迪纳夫开始考虑去留问题,最终在妻子的建议下决定动身前往英国牛津大学的无机化学实验室做负责人。
恰巧那年,牛津大学需要一位能教无机化学,同时也能管实验室的教授。
古迪纳夫虽然研究的是物理,但他本科的时候为了凑学分学了两门化学课,就因此意外的被选中了,进入牛津大学任教,并成为无机化学研究负责人。
正是这一次跳槽,让古迪纳夫终于在54岁的年纪开始了一项改变世界的研究。
上世纪70年代末,电子产品刚刚开始流行,电子表、随身听开始走进人们的日常生活。但当时的锂电池有一个致命的缺点:特别容易爆炸。因为锂电池中的金属锂在空气中非常不稳定,很容易自燃;并且在充放电的过程中,锂会快速产生一种叫枝晶的东西,很容易造成电池短路。
这种小型化的便携式锂电池诱人的前景,吸引着无数的化学家投身到锂电池的研究中。此时的古迪纳夫虽然只学过两门化学课,但凭着过硬的固体物理功底,研究起一种神奇的材料——钴酸锂。
1980年,古迪纳夫尝试用钴酸锂与石墨组成新的锂电池。古迪纳夫的新电池拥有更小的体积,更大的容量和更加稳定的使用方式,因此颇受市场欢迎。古迪纳夫研制钴酸锂来取代金属锂,既解决了电池的安全性问题,又降低了电池的制造成本,实现了锂离子电池技术的革命性突破。
后来这个专利被索尼买走,并成功实现了商业化,而古迪纳夫直到现在都没有从价值350亿的锂电池市场中赚到一分钱,后来接受采访时,他只是淡定地说:“反正我做这个的时候也不知道它会这么值钱,我只知道这就是我应该去做的事。”
1986年,古迪纳夫回到了祖国,进入德克萨斯州大学奥斯丁分校。所有人都以为这个老教授准备养老时,谁都没想到,他却将目光转向另一种材料。
1997年,75岁,古迪纳夫发现了磷酸铁锂正极材料,这种材料比之前的钴酸锂更便宜也更安全,这项发明催生了“可携带便携电子设备”的诞生。可以说,我们现在能用上的智能手机、平板电脑、笔记本电脑,其中都有老爷子的功劳。
如今“镍钴锰”三元锂电池,以及比亚迪力推的磷酸铁锂电池,其实都是古迪纳夫最早发现或奠定基础的。
牛津大学要求65岁强制退休的,但古迪纳夫不想退休,于是他在64岁的时候又跳槽了。
这次,他回到了美国,在德州大学奥斯汀分校当机械工程和材料科学教授,继续做研究。
2012年,90岁,古迪纳夫开始把研究方向转向全固态电池,2017年,95岁,有人问他没有拿到诺奖会不会遗憾,他说:“无所谓,我已经goodenough(足够好了)。”
97岁的某一天,他接到一个电话:“恭喜你,你获得了诺贝尔化学奖!”
97岁获诺奖,让当时的Goodenough老爷子首次被专业领域之外广泛关注。
但这对老爷子来说不是终点,97岁的他还是每天去实验室,因为他下一步要解决的问题是希望能研制出一种能储存太阳能和风能的超级电池,这样就能让电动汽车和内燃机汽车真正匹敌。
“我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。我希望死前能看到这一天,我今年96岁,还有时间。”2018年接受采访时,古迪纳夫这样说。
人们惊奇的发现这个史上年龄最大的诺奖获得者,根本没有退休,依然活跃在科研一线。
就在他去世前的一个月,2023年5月,Goodenough还作为主要作者之一,在NANO MICRO small期刊上发表了一篇文章:
论文标题直译是“用于固态锂金属电池超薄复合材料电解质原位制造的电泳沉积方法的开发”。
从某种意义上说,Goodenough本人的历史功绩,可以称得上是“普罗米修斯”,为人类“偷”来了锂电池的“天火”,自己却并未谋取任何直接的经济利益。
而直到去世前的最后人生最后时刻,他还依然在这个领域不知疲倦的探索,希望把更环保清洁的能源形式带给人类。
古迪纳夫一生,并不是一帆风顺。当他30岁重新开始读书,当54岁他面临失业,他可能没有想到自己有一天会得诺奖。
是终生学习的态度和追求,让他拓展了自己生命的长度和深度。现在我们可以盖棺定论地说,他的一生何止是Goodenough,已经是Greatenough了。
万得数据显示,国内最早出现锂电池业务的上市公司是东湖高新。1998年2月上市的东湖高新在招股说明书中称,武汉力兴电源股份有限公司是本公司的控股企业,本公司拥有其60.25%股份。该公司主要从事锂电池系列产品的生产销售,拥有全国一流的12条电池生产线,生产能力为8000万只扣式锂电池,500万只柱式电池。该公司电池产品的规模、质量、品种在全国电池行业处于领先地位,是我国锂电池研究、开发、生产最大的综合基地之一。
而经过了二十余年的发展,锂电池板块已成为A股不可或缺的一部分。
万得数据显示,截至2023年6月26日,A股锂电池板块总市值达3.77万亿元,近十年累计增长1681%。工业和信息化部数据显示,2022年我国锂离子电池产量同比增长超130%,行业总产值突破1.2万亿元。
目前,中国已建成全球最大的锂电池产能,并拥有全球最大的锂电池消费市场。
研究机构EVTank发布的《中国锂离子电池行业发展白皮书(2023年)》显示,2022年,中国锂离子电池出货量达到660.8GWh,同比增长97.7%,在全球锂离子电池总体出货量的占比达69%。
由赛迪顾问与四川省遂宁市射洪市政府发布的《2022年中国锂电产业发展指数(遂宁指数)》显示,2022年全球锂电池市场规模超过1100.0GWh,其中中国锂电池市场规模750.0GWh,占全球比重近七成,锂电池全球市场占有率进一步提高,已连续六年成为全球最大的锂电池市场。
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