纪念锂离子电池奠基者John Goodenough

2023年6月25日，媒体报导美国德州大学教授John Goodenough过世消息，享寿100岁。

第一次注意到Goodenough是在2019年，瑞典皇家科学院宣布该年度诺贝尔化学奖，表彰3位杰出科学家在锂离子电池研究的贡献，而Goodenough与来自英国的Stanley Whittingham以及日本的吉野彰，共同获得此殊荣。

首先我注意到的是他的姓氏，他要如何地介绍自己？I am Goodenough？其次是他得奖时已高寿97岁，是历届诺贝尔得主中年岁最长的一位。Goodenough在锂离子电池最基础的贡献，完成于1970～80年代，也历经40余年才终而获奖。

事实上在诺贝尔奖的历史中，有人是因为不幸离世而失之交臂。其中最令人扼腕的是在2000年的物理奖，颁给IC的发明人Jack Kirby，而另一位共同发明人Bob Noyce却已于1990年，在美国德州住家，游泳时心脏病发去世，享年62岁。因此，Kirby在诺贝尔委员会的官方文字记载的是「for his part in the invention of integrated circuit」。

锂离子电池因为锂是最轻的金属，且又是在周期表上第一族的元素，有着相当高的电化学反应活性。相较于传统的铅酸及镍氢电池，以锂离子及电子作为电池内部导通的电池，有着轻量化及高能量密度的优势，所以广泛地使用于移动设备及电动车，甚至于储能系统。

第一个锂离子电池雏型是由Whittingham于1970年所提出，当时是以锂金属作为负极材料，而以金属硫化物作为正极材料。由于锂金属的活性，电池相当容易燃烧爆炸。

Goodenough改用金属氧化物作正极材料，添加钴、锰等金属，一方面改善电池安全性，同时也大幅地增加电池能量密度，也就是建立当今最广泛使用正极三元镍钴锰（NCM）材料的原型。日本学者吉野彰的贡献在于，使用石墨碳作为负极材料，取代锂金属，更进一步改善电池安全性，并增加电池充放电的寿命。

有了这一连串突破性的发展，Sony于1991年正式推出第一颗商品化的锂离子电池，从此改变世界。

Goodenough是位大器晚成的学者。当他大学毕业时，还被徵召到欧洲参与二战。之后他进入美国芝加哥大学攻读固态物理博士，与杨振宁教授是同学，杨教授最近也刚过100岁生日。Goodenough早期在50年代的研究，以过渡金属磁性氧化物材料为主，应用于磁性记忆元件，包括铁钴镍的各式氧化物。

Goodenough是在54岁之后才开始研究电池材料，也因为之前有着无机金属氧化物的基础，得以很快地在锂离子电池的正极材料，做出重大贡献。

在美国大学教授是可以不退休的，Goodenough在90多岁的高龄，依旧活耀于学校的实验室，并指导学生。他晚期的研究聚焦于全固态电池的开发，也就是用固态材料取代现行的液态电解液。此全固态电池，不仅可以更进一步地增加电池能量密度，电池寿命的延长，同时充电的时间也可以大幅缩短。

Goodenough虽然在锂离子电池上，有着卓越的贡献，但是终其一生，却没有得到任何商业上所衍生的利益。

在Goodenough之前，诺贝尔奖最高寿的得主是，获得2018年物理奖的美国贝尔实验室 Arthur Ashkin，当年他已经是96岁，因为optical tweezer的发明而获奖。Ashkin在得奖后，对媒体说他抽不出时间接受采访，因为他正忙于太阳能的研究。也许就是因为全心投入所喜爱的研究工作，使得这些研究人员得以延年益寿，不知老之将至。