Вспоминая первопроходца литий-ионных аккумуляторов Джона Гуденаф

Нобелевский лауреат Джон Б. Гуденафодин из изобретателей литий-ионной батареи, умер 25 июня в возрасте 100 лет.

Гуденаф, профессор электротехники и вычислительной техники в Техасский университет в Остине, за свою карьеру написал более 800 технических статей. Недавно он и его коллеги получили патент СШАнезадолго до своего 100-летия.

Математик и физик по образованию, Гуденаф 70 лет занимался физикой и химией. Он, вероятно, наиболее известен разработкой катода из оксида лития-кобальта в 1980 году, который стал основой для первый коммерческий литий-ионный аккумулятор в 1991 году.

За это он выиграл в 2019 году Нобелевская премия по химииразделив награду с М. Стэнли Уиттингемкоторый создал концепцию литий-иона, и Акира Йошинокоторый разработал химию анода, которая использовалась в первой литий-ионной батарее Sony.

Гуденаф был награжден Медаль IEEE 2012 г. за технологии защиты окружающей среды и безопасности за открытия, которые «проложили путь к развитию технологии перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов».

Начиная с 1990-х годов его катод из оксида лития-кобальта использовался во многих электронных продуктах, включая видеокамеры, портативные компьютеры и мобильные телефоны. Позже он стал предпочтительным химическим составом для первых электромобилей, включая 2008 Тесла Родстер.

Однако в аккумуляторном сообществе Goodenough известен не только оксидом лития-кобальта. Он помог разработать три из пяти наиболее часто используемых типов литий-ионной химии. Его первым был оксид лития-кобальта. Его второй, оксид лития-марганца, используется в электроинструментах, медицинских приборах и некоторых электрические транспортные средства. Его третий, фосфат лития-железа, сейчас является одним из самых популярных химических элементов для аккумуляторов в автомобильной промышленности.

Преодоление борьбы с дислексией

Гуденаф родился в Йене, Германия, и вырос в Вудбридже, штат Коннектикут, примерно в 13 километрах от Йельский университетгде его отец был профессором религии.

Гуденаф страдал дислексией и с трудом читал, из-за чего его чуть не задержали в шестом классе.

«Я был так расстроен, что не мог читать, — писал он в своих мемуарах. Свидетель благодати. «И, конечно же, мой [older] брат очень хорошо читал, а мой отец был профессором и читал много книг. Это было ужасно.”

Гуденаф научился читать и стал отличником в средней школе. Но даже после того, как его приняли в Йельский университет, по его словам, он избегал всех курсов с длинными списками для чтения, опасаясь, что не сможет идти в ногу со временем.

После окончания университета в 1943 году со степенью бакалавра математики Гуденаф поступил на службу в армию США. Он работал метеорологом, и ему было поручено предсказать погоду для вторжения союзников в день «Д».

После Второй мировой войны он защитил докторскую диссертацию по физике в Чикагский университет. Он учился под Энрико Фермифизик, создавший первую в мире цепную ядерную реакцию, и Эдвард Теллер, так называемый «отец водородной бомбы». Его научным руководителем был Кларенс Зенерчей диод позволял току течь в обратном направлении.

После того, как Гуденаф получил докторскую степень. в 1952 году по физике твердого тела он присоединился к Массачусетскому технологическому институту. Лаборатория Линкольнав Лексингтоне, штат Массачусетс, в качестве исследователя. Там он был частью команды, разработавшей первую в мире магнитную память с произвольным доступом. Его способность совмещать дисциплины началась в Массачусетском технологическом институте.

«В Lincoln Lab для решения проблем нам пришлось объединить физику и химию с инженерией», — сказал он. сказал во время интервью в 2016 году.

Гуденаф разработал литий-ионную батарею, будучи назначенным главой лаборатории неорганической химии Оксфорда.Техасский университет в Остине

В 1976 году он переехал в Англию, чтобы работать в Оксфорд, где он был назначен руководителем лаборатории неорганической химии, несмотря на небольшую формальную курсовую работу по химии. Именно там Гуденаф оставил свой след, работая над перезаряжаемой литиевой батареей с Коити Мидзусиманаучный сотрудник.

Эксон Исследователь Уиттингем разработал литий-титан-дисульфидную батарею в 1970-х годах; Гуденаф решил заменить дисульфид титана оксидом лития-кобальта. Это дало аккумулятору значительный прирост напряжения: с 2,4 до 4 вольт. Более высокое напряжение сделало его новую химию батареи почти невозможной игнорировать.

Гуденаф запатентовал свою батарею в 1980 году, отказавшись от своих финансовых требований к ней, чтобы профинансировать патент.

Sony произвела свой первый коммерческий литий-ионный аккумулятор в 1991 году с использованием катода из оксида кобальта Goodenough и Mizushima. Изначально компания использовала батарею в своем Ручная камераи вскоре литий-ионная технология нашла свое применение в миллиардах мобильных телефонов и портативных компьютеров.

Еще в Оксфорде в 1981 году Гуденаф работал с Майкл М. Теккерей на литий-марганцево-оксидной батарее. Батарея ЖМО была дешевле и безопаснее в использовании, чем оксид лития-кобальта, и стала основой инструментов и медицинских устройств. В 2010 году Nissan использовал его в своем Лист электромобиль.

Гуденаф вернулся в Соединенные Штаты в 1986 году и поступил в Техасский университет в Остине в качестве профессора машиностроения. В 1995 году он работал там над другой литий-ионной химией: фосфатом лития-железа.

Сначала он мало доверял химии, думая, что она слишком низкоэнергетична. Но французский ученый-аккумулятор Майкл Арманд позвонил Goodenough и предложил сотрудничать. Дуэт создал литий-ионный аккумулятор с более низким напряжением, но также более низкой стоимостью и большей безопасностью.

Двадцать пять лет спустя аккумулятор набирает обороты в автомобильной промышленности как средство удешевления электромобилей. Сегодня он используется китайскими производителями электромобилей, в том числе BYDа также по Форд, Дженерал Моторси Тесла.

Достаточно хорошо [left] разделил Нобелевскую премию по химии 2019 года с Акирой Йошино [middle] и М. Стэнли Уиттингем. Йошино разработал химию анода, которая использовалась в первой литий-ионной батарее Sony, а Уиттингем создал концепцию литий-ионной батареи.Александр Махмуд/Nobel Media

Нобелевская премия и другие награды

За свою 70-летнюю карьеру Гуденаф получил множество наград. Помимо Нобелевской премии, он получил 2011 Национальная медаль науки США от президента Барака Обамы.

Другие награды Гуденаф включали Медаль Копли Королевского общества 2019 г.а Премия Чарльза Старка Дрейпера 2014 г. Национальной инженерной академии, 2001 г. Премия Японии2018 Медаль Бенджамина Франклинаи 2009 г. Премия Энрико Ферми.

Он был членом Национальная инженерная академия, Национальная академия наук, Французская академия науки Национальная академия наук Индии.