鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：2387次 | 2018年05月07日
鋰電之父談鋰電池的發(fā)展之路是怎么樣的？
JohnB.Goodenough(約翰·班寧斯特·古迪納夫)目前為美國德州大學(xué)奧斯汀分校，機(jī)械工程系教授，著名固體物理學(xué)家，是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，鋰離子電池的奠基人之一，被業(yè)界稱為“鋰電之父”。他對材料科學(xué)與技術(shù)，特別是鋰離子電池領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。通過研究化學(xué)、結(jié)構(gòu)以及固體電子/離子性質(zhì)之間的關(guān)系來設(shè)計新材料解決材料科學(xué)問題。
近日，鋰電池之父，美國德州大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系教授JohnB.Goodenough接受了材料人的采訪，我們對近期教授的幾項工作以及他對鋰電池發(fā)展和中國科研的看法做了采訪，以下是詳細(xì)內(nèi)容：
Q：您如何看待鋰離子電池的未來？它會被您的最新研究成果取代嗎？
A：我認(rèn)為目前的鋰離子電池三年內(nèi)會被不產(chǎn)生鋰枝晶的鋰金屬電池取代，代替我們現(xiàn)在用的石墨負(fù)極鋰離子電池。
Q：超級電池在應(yīng)用到電動車之前，還需做出哪些改進(jìn)？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
A：電動車用電池首先必須是安全價廉的，而且要高倍率充放電的情況下體積能量密度高、使用壽命長。我認(rèn)為Braga玻璃電解質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)所有以上愿景，但是高壓下低電阻正極材料尚處于驗證和測試階段。此外，以在集流體上沉積鋰金屬做負(fù)極的電池容量需要進(jìn)一步的評估。
Q：您的超級電池會成為您職業(yè)生涯最后的研究成果嗎？
A：我希望我還能再干幾年，我們還有很多東西需要探索。
Q：在您研究出陰極之后，您認(rèn)為還要多久才能實(shí)現(xiàn)電池的大規(guī)模生產(chǎn)？您可否預(yù)見一下未來的困難？
A：我認(rèn)為三年內(nèi)電池就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
Q：您94歲高齡仍在努力工作，您的動力是什么？
A：科研探索真的十分有趣，21世紀(jì)仍面臨著很多毀滅性的挑戰(zhàn)需要被戰(zhàn)勝。
Q：您是怎么開始電池技術(shù)相關(guān)的研究的？
A：我是在1969年接觸到電化學(xué)跟電池的，當(dāng)時我應(yīng)邀負(fù)責(zé)福特公司1967年發(fā)明的鈉硫電池項目，就是使用固體陶瓷電解質(zhì)和熔化電極的那種電池。我非常想找到一種比福特鈉-β-鋁更好的鈉固體電解質(zhì)，通過與HenryHong的合作，我們發(fā)明了鋯磷硅酸鹽，也就是現(xiàn)在的NASICON鈉超離子導(dǎo)體。之后在1970年爆發(fā)了第一次能源危機(jī)，美國國會認(rèn)為我的研究與空軍實(shí)驗室的要求不符，因此我決定放棄過渡金屬氧化物轉(zhuǎn)而研究能源材料，并接受了去英國牛津大學(xué)當(dāng)無機(jī)化學(xué)教授的邀請。
Q：您是怎樣激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的？
A：并不是簡單地說是我在如何啟發(fā)學(xué)生，而是作為領(lǐng)導(dǎo)，必須對他的研究領(lǐng)域充滿熱情，不能因為研究成果而變得自負(fù)，要平等地看待每個與他合作的人，當(dāng)別人取得成功時，要樂意去贊賞他們。我們可能會在學(xué)術(shù)上是競爭對手，但是在生活中卻不是這樣，要就事論事。
Q：您高中是學(xué)文科的，本科學(xué)的是數(shù)學(xué)跟物理，研究生又轉(zhuǎn)學(xué)了化學(xué)與工程，為什么您要換專業(yè)呢？您的經(jīng)歷給您的研究帶來了怎樣的幫助？您希望您的學(xué)生換專業(yè)嗎？
A：在二戰(zhàn)之前，我本來是文科生，擇業(yè)十分費(fèi)時。后來二戰(zhàn)爆發(fā)，我參了軍，停止了找工作的糾結(jié)，也就是這個時候我下定決心，如果有機(jī)會讀研，我就要選擇物理專業(yè)。在研究生學(xué)習(xí)期間，我立志要成為固態(tài)物理學(xué)家而非核物理學(xué)家，在畢業(yè)時，我意識到我還沒有做好當(dāng)物理教授的準(zhǔn)備，因此我來到了一家工程實(shí)驗室工作，這個工作要求我研究怎樣在亞鐵磁的尖晶石中實(shí)現(xiàn)B-H磁滯回線，而亞鐵磁的尖晶石是不能像鐵磁合金那樣卷成一個很薄的帶子的。正是這份工作把我?guī)нM(jìn)了磁學(xué)和過度金屬氧化物這個領(lǐng)域，使我產(chǎn)生了學(xué)習(xí)過度金屬化合物d電子的興趣，這是要與化學(xué)家一起工作的。正如我前面說的，在1970年我被迫改變了我的研究興趣，我成了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗室的固態(tài)化學(xué)教授。就在我快從英國退休時，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校邀請我去做工程首席教授，這樣我就有機(jī)會繼續(xù)我的材料工作了。我的成果要?dú)w功于機(jī)遇，合作，優(yōu)秀的同事，還有運(yùn)氣。直覺固然是以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，但是也要聽聽內(nèi)心的想法，要敢于在同他人的交流之中坦然地暴露出自己的無知，要對別人的想法和生命的意義保持好奇心，這會成為思想的源泉和成功的基礎(chǔ)。我鼓勵學(xué)生們謙虛坦然地接受自己，接受成功與失敗。
Q：您曾說退休后想去研究神學(xué)，為什么像您一樣的科學(xué)家也會相信存在比科學(xué)更有力的力量呢？
A：我不這么認(rèn)為，我覺得神學(xué)的力量不及科學(xué)。我深信我們應(yīng)該愛這個我們存在的世界，銘記所有幸運(yùn)與不幸，敵人與朋友。對自然及其運(yùn)作的科學(xué)探索形成了對萬物以及支撐它的事物的愛。但是我認(rèn)為有很多東西是不能用數(shù)學(xué)的語言描述的，我認(rèn)為隱喻、寓言也蘊(yùn)藏了豐富的智慧。工程能夠教會我們?nèi)绾蝿?chuàng)造，但是我們制造出來的機(jī)器是沒有感情的。重要的是我們?nèi)绾稳ナ褂眠@些機(jī)器。如果沒有智慧，我們可能會摧毀環(huán)境和社會，有了智慧，我們就能在人口爆炸中生存，并且?guī)砗椭C，而不是帶來敵對。
Q：您如何看待中國的電池研究？您能給中國科學(xué)家一些建議嗎？
A：中國在電池領(lǐng)域取得了令人印象深刻的發(fā)展，但是中國的多數(shù)研究都集中在如何改進(jìn)已有技術(shù)，缺乏對革新性的技術(shù)的關(guān)注。我的建議是要找到真正待解決的問題，然后努力去攻克它們，即使是在取得重大成果之前要花很長時間。
Q：您從事隨機(jī)存取磁存儲器和鋰離子電池兩個領(lǐng)域的研究，那么您認(rèn)為哪個領(lǐng)域?qū)Ξ?dāng)前科技的影響更大？
A：首個隨機(jī)存取磁存儲器的問世對電子計算機(jī)的發(fā)展非常重要，即使高速晶體管的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了用小型磁性存儲元件代替，使原磁RAM存儲縮小到辦公室的大小。鋰離子電池實(shí)現(xiàn)了微電子的無線化，很多人為了這一發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。
Q：電池能量密度還能再大嗎？您對下一代電池有什么期望？
A：未來幾年電池會取得重大的改進(jìn)，包括電池安全性，價格，能量密度，使用壽命，充放電速度等。我不確定能量密度的改進(jìn)能否給出個“摩爾定律”，就像計算機(jī)輕量化那樣，我不能遇見相似的發(fā)展。
