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锂电池之父去世,最新成果是固态电池

日期:2023-06-26    来源:中关村储能产业技术联盟

国际储能网

2023
06/26
19:44
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关键词: 锂离子电池 固态电池 阳极材料

6月26日消息,锂离子电池共同发明者、2019年诺贝尔化学奖的共同获得者约翰·班尼斯特·古迪纳夫教授(Prof. John Bannister Goodenough)在美国去世,距离101岁只差一个月。

古迪纳夫教授是美国材料科学家、固态物理学家和诺贝尔化学奖获得者,生前曾在麻省理工学院林肯实验室工作24年,并担任牛津大学终身教授、德克萨斯大学奥斯汀分校的机械、材料科学和电气工程教授。

古迪纳夫是著名的学者与固体物理学家,也是钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料的发明人,被称为“锂电池之父”。他在2009年获得了费米奖,以及由英国皇家化学学会颁布、以他名字命名的“John B.Goodenough” 奖,并于2013年获得奥巴马亲自授予的美国国家科学奖章。2014年,Goodenough教授因在锂离子电池领域的贡献荣获Charles Stark Draper奖。由于名字Goodenough直译:足够好,他也被中国的关注者亲切地称作“足够好”先生。

1979年,Goodenough和他的合作者开发了一种电池,在氧化钴层之间有一个锂离子阴极。该电池的电位为4伏,而其它电池的电位仅为2.5伏。

早期的锂电池用金属锂作为电极材料,是易燃易爆炸的代名词。

因为早前锂电池都是一开始设计的就是满电状态,也就是说正极材料不含锂,负极必须含锂。电池生产出来就是“满电”,也就是现在的一次性锂电池。

为解决这一问题,Goodenough与团队持续实验四年。1980年,与日本学者水岛公一等人,突破性发明了锂离子电池的阴极材质钴酸锂(LiCoO2),这样一来,电池生产出来是“没有电”的状态,需要先充了才能用。

新电池不但从根本原理上解决了锂金属的致命问题,还不再需要条件苛刻的负极材料制造环境。这一转变,也让锂电池开始真正走向大众市场。

两年后,古迪纳夫实验室又发现了另一种更为稳定和便宜的材料--锰酸锂(LiMn2O4)。1991年,索尼公司与Goodenough达成合作,利用自主研发的阳极材料石墨与钴酸锂相结合,制作出了世界上第一款商用可充电锂电池。

全新的电池一经问世,直接改变了电子产业的格局。从此,手机、照相机、手持摄像机乃至电动汽车以及航空航天等领域陆续进入便携式新能源电池的时代。随着锂电池开始不断投入生产,笔记本电脑、手机也运用起了这些技术,形成了每年数十亿美元的产业。

但Goodenough没有满足于现状,因为他清楚锂电池的安全隐患并非真的消失了,他和他的实验室仍在不断尝试。

1997年时,Goodenough将研究的大致方向告诉了助手后便去度假了。假期结束后,Goodenough回到实验室时,助手告诉他发现了又一种适合商业化的锂离子阴极材料--磷酸铁锂(LiFePO4)。

今天的锂离子电池至少价值350亿美元,但Goodenough没有拿到一分钱。他本人对此事毫不在意,“反正我做这个的时候也不知道会这么值钱,我只知道这是件我应该做的事情。”

2017年,94岁的Goodenough又打造出“全固态”(all-solid-state)概念的锂电池。在学术界,古迪纳夫可以说是泰斗级存在,他的门生遍布全球,国内不少学者都是他的弟子。

2018年,古迪纳夫接受媒体采访时表示,“我还想解决汽车的问题,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。”

如今电动车渗透率越来越大,已经有了取代燃油车的趋势,这应该也是Goodenough教授乐意看到的。

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