南都新知 Vol.14-2

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?南都君與你一起回顧近期要聞

“鋰電池之父”的開掛人生：

參加過二戰(zhàn)

半路出家研究電池

97歲獲諾獎……

圖解致命的食腦蟲：

如何一步步進(jìn)入大腦？

自來水中也可能有？

下方2??張圖，帶你知多點(diǎn)

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深讀

當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月25日，鋰離子電池共同發(fā)明人、2019年諾貝爾化學(xué)獎共同獲得者約翰·班尼斯特·古迪納夫（John Bannister Goodenough）去世。

古迪納夫是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰陰極材料的發(fā)明人，被稱為“鋰電池之父”。由于名字Goodenough直譯“足夠好”，他也被中國粉絲稱作“足夠好”先生。

他30歲入行、54歲轉(zhuǎn)變研究方向、58歲研發(fā)出鈷酸鋰、75歲研發(fā)出磷酸鐵鋰、95歲研發(fā)出全固態(tài)電池、97歲獲諾獎……與“出名要趁早”這一理念不同，他形容自己的人生是“爬行的烏龜”。

一起來看看他Good enough的一生！

約翰·班尼斯特·古迪納夫。

22歲，數(shù)換專業(yè)

1922年，古迪納夫出生于德國，不過他卻是在美國長大和接受教育。

他的父親是耶魯大學(xué)歷史教師。按理來說，他的童年應(yīng)該無憂無慮。然而，由于父母關(guān)系緊張，加上患有閱讀障礙，他的童年并不快樂。

在考進(jìn)耶魯大學(xué)前夕，他的父母離婚了，父親娶了自己的研究助手。由于和家里關(guān)系不好，臨出發(fā)前，父親只給了他35美元，而當(dāng)時(shí)耶魯一年的學(xué)費(fèi)是900美元。之后，古迪納夫靠獎學(xué)金和當(dāng)家教讀書、養(yǎng)活自己。

在耶魯大學(xué)，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，他還多選修了兩門化學(xué)課，后來又在一位數(shù)學(xué)教授的鼓勵下轉(zhuǎn)修數(shù)學(xué)。

1944年，22歲的古迪納夫獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后趕上二戰(zhàn)，他應(yīng)召入伍，被派到太平洋的一個(gè)海島上收集氣象數(shù)據(jù)。

24歲，師從大牛

退役后，古迪納夫進(jìn)入芝加哥大學(xué)物理系讀研究生，他的導(dǎo)師就是物理界大牛克拉倫斯·齊納（Clarence Melvin Zener）。齊納在30歲時(shí)已經(jīng)發(fā)明了齊納二極管，享譽(yù)業(yè)界。

齊納告訴他兩個(gè)問題：“你的第一個(gè)問題是找到問題，第二個(gè)問題是解決這個(gè)問題。”這一理念對古迪納夫影響至深。

物理學(xué)家齊納。

30歲，正式入行

1952年，30歲的他在芝加哥大學(xué)獲得了物理學(xué)博士學(xué)位，被推薦到麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室，開始了他的第一份工作。

在這里，他主攻固體磁性的相關(guān)研究，和團(tuán)隊(duì)開發(fā)了數(shù)字計(jì)算機(jī)的隨機(jī)存取存儲器（RAM）的關(guān)鍵部件，也就是如今的電腦內(nèi)存。

也是在這里，他接觸到鋰離子在固體中的遷移。他曾應(yīng)邀負(fù)責(zé)美國福特公司的一個(gè)電池研究項(xiàng)目，不過是鈉硫電池，這讓他首次接觸電化學(xué)和電池的研究，他開始在離子導(dǎo)電率和能量存儲方面下功夫。

54歲，轉(zhuǎn)變研究方向

你以為他這輩子就被物理給束縛住了？并沒有，牛人跨界跟跨欄似的。1976年，因?yàn)闆]有經(jīng)費(fèi)支持，古迪納夫“跳槽”了，他受到牛津大學(xué)的邀請，到那里擔(dān)任無機(jī)化學(xué)教授。這可能得益于他大學(xué)曾選修過化學(xué)。

此時(shí)，54歲的他才真正開始鉆研鋰離子電池，從事一項(xiàng)改變世界的研究。

58歲，研發(fā)出鈷酸鋰材料

鋰離子電池主要由陰極、陽極、電解液、隔膜、外電路等部分組成，依靠鋰離子在陰陽極之間的移動產(chǎn)生電流。電池陰陽極材料的選擇對于能效和安全性至關(guān)重要。

20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)催生了對新能源儲能的需求，也推動了電池研發(fā)。當(dāng)時(shí)，美國科學(xué)家斯坦利·惠廷厄姆使用二硫化鈦?zhàn)鳛殛帢O材料存儲鋰離子，以金屬鋰作為部分陽極材料，制成了首個(gè)新型電池。但由于金屬鋰化學(xué)特性過于活潑，這種電池具有易爆炸的潛在危險(xiǎn)，完全沒法應(yīng)用。

那怎么辦？得把正負(fù)極的材料都換掉才行。研究了30年物理的古迪納夫有了想法。他與團(tuán)隊(duì)持續(xù)實(shí)驗(yàn)四年，1980年，突破性地發(fā)明了鋰電池的陰極材質(zhì)鈷酸鋰。與之前的二硫化鈦相比，鈷酸鋰更適合存儲鋰離子。

1991年，索尼公司將日本科學(xué)家吉野彰研發(fā)的陽極材料與古迪納夫的陰極材料鈷酸鋰相結(jié)合，制作出了世界上第一款商用可充電鋰電池。

全新鋰電池一經(jīng)問世，直接改變了電子產(chǎn)業(yè)的格局。筆記本電腦、手機(jī)也運(yùn)用起了這些技術(shù)，形成了每年數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。

“從1991年商業(yè)化到現(xiàn)在，鋰電池的主流正負(fù)極材料沒有太大改變。”上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院助理研究員劉巍說。

也就是說，至今我們都仍受益于古迪納夫團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的鈷酸鋰。

75歲，研發(fā)出磷酸鐵鋰材料

但古迪納夫沒有滿足于現(xiàn)狀，因?yàn)樗宄囯姵氐陌踩[患并非真的消失了，他和他的實(shí)驗(yàn)室仍在不斷嘗試。

1997年時(shí)，古迪納夫的團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)了一種適合商業(yè)化的鋰離子陰極材料——磷酸鐵鋰。它是目前電動汽車、電動大巴、電動船舶、大規(guī)模儲能、通信基站、數(shù)據(jù)中心等所用電池的主流材料。

這一年，古迪納夫已經(jīng)75歲了。

94歲，打造出全固態(tài)電池

2017年，94歲的古迪納夫又發(fā)表論文，宣布打造出“全固態(tài)”概念的鋰電池。傳統(tǒng)鋰電池用的是液體電解液，容易燃燒，固態(tài)鋰電池則更耐用更安全更廉價(jià)。不過固態(tài)鋰電池尚處在實(shí)驗(yàn)室探索和初步商業(yè)化階段。

古迪納夫一直是諾貝爾化學(xué)獎的“陪跑”者。2019年，他終于結(jié)束“陪跑”史，當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了他和斯坦利·惠廷厄姆，以及日本科學(xué)家吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)。97歲的他打破了諾貝爾獎得主年齡最高紀(jì)錄。

古迪納夫在美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀校區(qū)的實(shí)驗(yàn)室中。新華社發(fā)

回顧古迪納夫這一生，可以說應(yīng)驗(yàn)了“大器晚成”這個(gè)詞語。他也曾用“爬行的烏龜”比喻自己這一生：“我們有些人就像是烏龜，走得慢，一路掙扎，到了而立之年還找不到出路。但烏龜知道，他必須走下去。”

在他看來，這種貫穿一生的爬行有可能帶來好處，尤其是在你穿越不同領(lǐng)域，一路收集各種線索的情況下。你得有相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，才能把不同的想法融匯在一起。

他也有未竟的愿望。在接受媒體采訪時(shí)，他曾這樣說道：“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。”

【知多D】

94歲自己開車，堅(jiān)持上班

在學(xué)術(shù)界，古迪納夫可以說是泰斗級的存在，他的門生遍布全球，國內(nèi)不少學(xué)者都是他的弟子。

據(jù)曾在美國得州大學(xué)奧斯汀分校訪問學(xué)習(xí)的青年博士張俊回憶，“古迪納夫?qū)筝叿浅Ｌ釘y。”有一次他懷著試試看的心情請老先生寫推薦信，出乎意外的是，古迪納夫馬上愉快地答應(yīng)，并十分認(rèn)真地閱讀了他的論文，還在辦公室的小黑板上仔細(xì)與張俊一起推敲反應(yīng)機(jī)制，在大約用了半天的時(shí)間審閱完論文后，古迪納夫親自手寫了三頁紙的推薦信，簽字密封后給了張俊，這個(gè)細(xì)節(jié)讓張俊敬佩不已。

同樣在得州大學(xué)訪問學(xué)習(xí)過的夏陽博士則回憶，有一次實(shí)驗(yàn)樓報(bào)火警，古迪納夫拄著拐杖和大家一起從9樓徒步下樓，從容不迫，很淡定，并且幽默地說：今天讓我提早下班了。那個(gè)時(shí)候，已經(jīng)94歲的他還堅(jiān)持每天到辦公室工作，大多數(shù)時(shí)候還是自己開車。

南方都市報(bào)（nddaily）、N視頻報(bào)道

統(tǒng)籌：胡群芳

編輯/深讀整合：劉蘭蘭

美編：原毅劉妍妍

微信編輯：楊晨歡

深讀資料來源：中新網(wǎng)、新華社、科技日報(bào)、科學(xué)網(wǎng)、福布斯中國等

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