鋰電池之父一生都在發(fā)現問題

張幸欣

約翰·古迪納夫

2019年，約翰·古迪納夫、斯坦利？惠廷漢姆和吉野彰作為“鋰電池三杰”，被瑞典皇家科學院授予諾貝爾化學獎。評獎委員會表示，他們?yōu)槿祟悗砬八匆姷膹姶箅姵?，?chuàng)造了一個可充電的世界。如果沒有他們發(fā)明的鋰電池，就不會有今天的智能手機、平板電腦或筆記本電腦。三人中最具傳奇色彩的當屬97歲高齡的古迪納夫。

打工21小時吃飽21頓飯

在美國康涅狄格州紐黑文市郊外的鄉(xiāng)村，古迪納夫度過了童年時代。他癡迷于叢林探險，把蝴蝶和土撥鼠當作玩伴，累了便躺在枝杈上，聞花香聽鳥鳴。這些是他關于童年的最美好記憶。

12歲那年，古迪納夫進入馬薩諸塞州一家私立學校讀書，后來又順利地考上了耶魯大學。然而就在拿到錄取通知書時，他的父母離婚了。父親很快和女助手再婚，從此對古迪納夫的關心變得越來越少。

那時，耶魯大學的學費是每年900美元，父親只給了古迪納夫35美元。為了籌措學費，他不得不每周花21小時打工，他戲稱這是“打工21小時，吃21頓飯”。

在專業(yè)選擇上，古迪納夫開始了人生的第一次搖擺。他入學時的專業(yè)是古典文學，后來轉到了哲學。為了湊學分，他又選修了化學，連帶著學了數學。這些看似雜亂無章的選擇卻對他的一生影響深遠。

找到問題并解決它

1941年12月，珍珠港事件后，美國加入第二次世界大戰(zhàn)。那一年，古迪納夫讀大二。機緣巧合下，本想和同學們扛槍去前線打仗的他，因數學教授的推薦成為一名軍隊氣象預測員。

在堅定方向之前的每一個看似彷徨的腳步，其實都踏石有印，行穩(wěn)致遠。二戰(zhàn)結束后，已經擁有上尉軍銜的古迪納夫原本應該繼續(xù)留在部隊從事氣象工作，但冥冥之中似乎有一個聲音在他耳畔反復回響“這不是你該走的路”。

得知他的想法后，那位曾推薦他擔任軍隊氣象員的數學教授，再次推薦他去芝加哥大學讀書。在前往芝加哥的途中，往事一幕幕從古迪納夫的心頭掠過。他覺得自己所學的文學、哲學、化學和數學之間似乎還缺少一個能將其串聯起來的學科。冥思苦想后，一道靈光在他腦海里閃過——物理學。

1946年，24歲的古迪納夫決定去學習物理。登記入學的教員得知他的情況后，感到匪夷所思：“在你這個年齡，別人該研究的都研究完了，該得的榮譽都得了。”古迪納夫只是笑笑。30歲那年，他拿到物理學博士學位。多年以后，站在諾貝爾獎的領獎臺上，他說：“我就像是烏龜，走得慢，一路掙扎，到了而立之年還找不到出路。但我知道，必須走下去。”

古迪納夫的導師、 “齊納二極管”的發(fā)明者齊納教授對他說：“聰明人一生只做兩件事。第一是找到一個問題，第二是把問題解決掉。”這句讓古迪納夫銘記終生的話，在他此后的研究生涯中發(fā)揮了極為重要的作用。

開啟能源研究新征程

54歲時，古迪納夫應牛津大學邀請，開啟了能源研究的新征程。

和古迪納夫一起獲得諾獎的惠廷漢姆此時已經研制出首個實用鋰電池。鋰電池比其他電池儲電量大、重量輕。但鋰非常活潑，與空氣接觸后，容易起火爆炸。

古迪納夫心頭一直縈繞著一個問題：什么物質的儲電量不小于鋰，并且化學性質相對惰性呢？經過反復試驗和觀察，1980年，古迪納夫找到了問題的答案。鈷酸鋰可以解決早期鋰電池容易起火爆炸的問題，而且質量更輕，容量更大，安全性更高。

古迪納夫把這項專利送給了政府實驗室。之后，索尼公司以高價收購了該項專利，奠定了今天各種便攜式設備電池的基礎。

古迪納夫沒有滿足于此，仍然繼續(xù)尋找新型材料。1983年，錳尖晶石材質躍入古迪納夫的視野。它的分解溫度高，遇氧穩(wěn)定性遠高于鈷酸鋰，即便有短路、過充現象出現，也可以有效防止燃燒、爆炸。此后的6年間，經過反復試驗，古迪納夫發(fā)現硫酸鹽之類的聚電解質的正極能產生更高的電壓。經過不斷研究，在此基礎上他發(fā)現了更加穩(wěn)定、壽命更長、充電更快的磷酸鐵鋰，這項發(fā)現奠定了他“鋰離子電池之父”的稱號。

諾獎只是新的起跑線

牛津大學有一個強制性規(guī)定，要求所有在校教職工65歲必須退休。而時年64歲的古迪納夫并不服老，于是他轉去德克薩斯大學奧斯汀分校，擔任機械工程和材料科學教授。

他把眼光從鋰轉向了鈉，研究如何用鈉來代替鋰，希望找到幾乎可以無限量獲取的原材料來制造新型電池，并最大限度地利用自然界中的清潔能源來驅動人類社會的進步。

隨著經濟和社會發(fā)展，人類面臨環(huán)境污染和能源短缺的問題，古迪納夫將其視之為挑戰(zhàn)，更在其中看到機遇?！颁囯姵刈鳛槟茉?，可以減少二氧化碳和污染物的排放。我們已經走在清潔能源使用的道路上，還會越走越寬?！?/p>

獲得2019年諾貝爾化學獎并沒有改變古迪納夫的生活作息和行動軌跡，每天，他依然穿梭于大學的實驗室，和助手們一起研究著新能源。他說：“我研究故我在，這是我生命的終極意義。”

古迪納夫似乎并不急于做出一個成果，好給自己的職業(yè)生涯畫一個圓滿的句號。他說：“死亡從來不是我考慮的事情。因為無論我想與不想，它都在那里，靜靜地候著每一個人。而發(fā)現問題和解決問題，才是我人生最重要的兩件事。”

編輯 鐘健 12497681@qq.com