锂电先驱、诺贝尔奖得主Goodenough去世

6月26日，据外媒报道，锂离子电池的共同发明者、2019年诺贝尔化学奖得主John Bannister Goodenough于2023年6月去世，享年100岁。Goodenough去世的消息得到了他的学生NicholasGrundish的确认。

Goodenough，1922年生于德国耶拿，因开发锂离子电池而获得诺贝尔化学奖。他与英国出生的美国化学家M. Stanley Whittingham和日本化学家Akira Yoshino共同获得该奖项。Goodenough是至今为止获得诺贝尔奖的最年长获奖者。

Goodenough是美国著名固体物理学家，是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人，锂离子电池的奠基人之一，他通过研究化学、结构以及固体电子/离子性质之间的关系来设计新材料解决材料科学问题，被业界称为“锂电池之父”。

1943年，Goodenough在耶鲁大学获得数学学士学位后，到美国陆军航空队担任气象学家。第二次世界大战结束后，他在芝加哥大学攻读物理学研究生，在那里他获得了硕士和博士学位。1952年，Goodenough成为麻省理工学院林肯实验室的研究科学家。1976年，Goodenough成为牛津大学的教授和无机化学实验室的负责人。此后，他先后发现了钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料。

在锂电池发明之前，最初的可充电电池的电极中含有固体物质，当它们与电解液发生化学反应时会分解，从而毁坏电池。锂离子电池的基础是在上世纪70年代的石油危机期间建立的。英籍化学家M. Stanley Whittingham起草了锂电池的初步设计方案，以硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成了一个可以充放电的电池。所设计的电池显示出高碱性电池的电压为2V（1.5V），它表现出更高的能量密度并在室温下工作。但该电池的电化学反应使它容易爆炸，还会在反复的充放电过程中逐渐衰减。爆炸的主要原因是循环过程中形成的树枝状锂会刺穿两个电极之间的隔膜，导致电池内部短路，整个电池会剧烈升温而爆炸。

Goodenough对如何解决电池安全问题进行了深入分析。得益于他在林肯实验室多年从事氧化物研究的经验，Goodenough认为已经含有锂的层状金属氧化物将是理想的阴极。确保电池电动势的产生需要在电池内部保持一定量的离子运动。然而，Li⁺的过度提取会导致电极材料层状结构的崩溃，这是必须解决的问题。经过四年的研究，Goodenough和他的团队首先提出了“用于存储电池电极的固溶氧化物”，于1980年开发出了锂离子可充电电池的首选阴极材料钴酸锂。这是一种比金属锂更为温和且能够提升电池储存电量的材料，可以可逆地释放一半以上的Li⁺。钴酸锂是一种类似三明治的层状结构，其中锂离子被Co-O₂层形成的“面包片”夹在中间。所制成的电池显示出大约4V的高电压，这一突破从根本上改变了可充电电池的设计原理。

钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的晶体结构

彼时在日本，Akira Yoshino正在研究负极材料，他采用了Goodenough的这一发现，以石墨材料为负极，从而建立起现代锂离子电池的基本框架。后来，索尼买下了这一专利，将钴酸锂与石墨结合，开发出了全新的可充电锂离子电池。一经问世，它受到市场热烈欢迎，被应用到相机、电脑、手机中，Goodenough也声名大噪。

图源：诺贝尔奖推特

2019年，瑞典皇家科学院宣布，将诺贝尔化学奖授予John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham、Akira Yoshino，以表彰他们为锂离子电池发展做出的贡献。

最后，让我们向这位锂电先驱致敬！

图源：businessline

参考来源：海外网、businessline、高分子科学前沿

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