30岁转行是失败者？97岁诺奖得主的一生

如何成为锂电池之父？

我们先从Goodenough如今成名作说起，看看他的科研之路。

Goodenough的博士本身读的是固态物理，30岁从芝加哥大学博士毕业，之后去了MIT林肯实验室，研究内存的材料物理和固态陶瓷。

24年之后，Goodenough进行了人生第一次“跳槽”。

那年，牛津大学需要一位能教无机化学，同时也能管实验室的教授。

Goodenough虽然研究的是物理，但他本科的时候为了凑学分学了两门化学课，就因此意外的被选中了，进入牛津大学任教，并成为无机化学研究负责人。

正是这一次跳槽，让Goodenough终于在54岁的年纪开始了一项改变世界的研究。

Goodenough在牛津主要研究的课题是可用于能量转换的新材料。当时他初到英国，英国化学家、和他一起获得诺奖的Stanley Whittingham发明了最早的可充电锂电池，借助锂能嵌入二硫化钛层间这一特性，用二硫化钛做正极，用锂做负极。

当时的消费电子产品只能使用不可充电的碳锌电池，虽然已经有了可充电的铅酸电池，但毕竟用在电动车上的铅酸电池那么笨重，是没法拿来做消费电子产品的。

而Whittingham的这项研究，不仅可以靠锂离子的运动进行充电，还能用在小型设备上，并在室温下运行，解决了两种电池的痛点。

但Whittingham的研究是没法直接用的，因为有一个大bug：安全问题。

正极，二硫化钛，在空气中是非常不稳定；

负极，锂，这种金属是易燃；

而且，在充放电过程中，锂会快速沉积产生枝晶，这样就容易让电池短路，这也是现在电动车自燃的元凶之一。

所以Whittingham发明的这种电池虽然原理可行，但容易爆炸，是个危险品，完全没法应用，需要把正负极的材料都换掉才行。

这个时候，学了30年物理的Goodenough有了一个大胆的想法：把锂换成氧化物吧。

他判断，氧化物可以让电池在更高的电压下进行充电和放电，根据物理学原理，这种电池会产生更多的电量，并且挥发性会更小。

于是他测试了各种氧化物，发现如果把钴这种元素放进去会比较稳定。

终于，在Goodenough到达牛津的四年后的1980年，57岁的他和水岛公一、Philip Jones、Philip Wiseman共同发现了钴酸锂这种物质，让Whittingham的锂电池变得稳定多了。

在他的实验室外面，英国皇家化学学会树立了这块蓝色的牌子，纪念钴酸锂的发现。

不过，钴酸锂中的锂和金属锂的化合价是不同的，钴酸锂在电池里是一种正极材料，为了凑成一块电池，还需要找一种负极材料。

这个时候，日本的索尼出现了，他们发现了石墨可以拿来做负极材料。

然而在英国，因为此前发生过爆炸事故，大家闻锂电池色变，甚至Goodenough工作的牛津都不愿意帮忙申请专利，而是让英国原子能研究机构申请到了这个专利，后来被索尼买走。

于是，索尼成功接下了这个“烫手山芋”，并和自己研发的负极材料放在一起，创造了新的电池，并将之商业化，用在了各种各样的电子产品中。

而Goodenough，甚至没有从如今这价值350亿美元的锂电池市场中赚到钱。不过他本人后来在接受c&en采访的时候反而很淡定：“我当时并不知道它会值这么多钱。”

虽然在57岁才发现了让他名声大噪的钴酸锂，但Goodenough似乎就是一个耐久型选手，后来还发现了许多种电池材料：1983年，61岁的他发现锰尖晶石正极材料；1997年，75岁的他发现磷酸铁锂正极材料，这些都是电池正极的升级替代品。

甚至，为了持续做研究，他还打了牛津退休政策的擦边球。

本来，牛津大学要求65岁强制退休的，但Goodenough不想退休，于是他在64岁的时候又跳槽了。

这次，他回到了美国，在德州大学奥斯汀分校当机械工程和材料科学教授，继续做研究。

2

阅读障碍症患者，

文学少年读物理PhD

Goodenough出生于1922年，这是一个科学蓬勃发展的时代。

在这一年，法国医生卡雷尔发现白血球，加拿大科学家班廷制成人造胰岛素。

波尔因关于原子结构以及原子辐射的研究获得诺贝尔奖。

之后，费米、薛定谔等量子物理领域的大佬开始展露锋芒。

儿时的Goodenough，虽然家就在耶鲁附近，不过出生在了一个学文科的家庭，似乎离这些自然科学家们有些距离。

但数十年后，他也将成为他们中的一员。

当时，摆在他面前的，是怎么克服自己的阅读障碍症。因为阅读障碍症，在小学和中学时代，他受到了不少同学的戏弄。

但在求学过程中，他也慢慢从大自然，以及诗歌和宗教哲学中获得了力量，赢得了学校的奖学金。

1940年，18岁的Goodenough考入了耶鲁大学。

对于他来说，这种对家庭的逃离让他松了口气，因为他父母关系并不好。

就在考入耶鲁大学之前，他的父母离婚了。他父亲（历史教授）很快就与自己的研究助手成婚。

这个环境让他颇感压抑，而且他与自己父亲的关系并不怎么好。

他去耶鲁读书的时候，只从家里拿到了35美元的资助，而耶鲁的学费至少每年900美元。

好在他有奖学金，校长还帮忙安排他去给有钱人家的孩子当家教，靠着半工半读养活自己，他再也没问家里要一分钱。

用Goodenough的原话说，就是“每周工作21个小时挣自己的21顿饭。”

进入耶鲁之后，Goodenough还是遵循着自己的兴趣，先是选了古典文学，后来转到了哲学，期间还学习过化学。

之后，在一名教授的建议下选择了数学专业，并坚持了下去。

但这一路也颇为坎坷，就在读大学的第二年，珍珠港事件爆发了。

Goodenough选择了主动申请服役，三年后才回到耶鲁大学完成了学业。

毕业之后，他再度返回战场，加入了美国空军。

本打算和朋友一样去报海军陆战队，中途被数学老师叫去说“不要当大兵，我们需要懂数学的人做战争气象预报”，于是没有上前线，而是负责在一个太平洋的海岛上收集数据。

1946年，Goodenough迎来了命运的转折。当时，美国政府出资，选派军人去深造，获得了耶鲁大学教授推荐的Goodenough就在其列，他可以选择在芝加哥大学或西北大学学习物理或数学。

经过重重考虑，他决定前往芝加哥大学攻读物理学博士。

之前就想过考物理研究生，但被管学生注册的人告知，物理学里所有厉害的东西，人家在你这个年纪都已经搞完了，你现在才想着开始啊？

最终，他还是考上了芝大物理系，当时是恩里克·费米在管，据说费米一上来就给新生安排了一个32小时的超级大考试，每天8小时，连考4天。

第一次考挂了，于是又考了第二次才过，总计64小时。

其后师从著名物理学家齐纳，他30岁时发明齐纳二极管。

在芝加哥这几年，他主要的研究固态物理学，并打下了坚实的理论基础，对于自己人生方向也有了新的思考。

在他求学期间，齐纳也给他提供了很大的帮助，他曾对Goodenough说：“你有两个问题，第一个问题是找到问题，第二个问题是解决问题……”

这一理念，对Goodenough产生了很大的影响。

30岁获得物理学博士学位之后，经过在MIT的工作以及自身的理解，在牛津大学他选定了自己的方向——电池材料，并一直坚持了下去。

3

还能再战，不想退休等死

直到现在，他还在科研一线继续解决“问题”。

2018年，Goodenough接受媒体采访时也谈到了自己的问题，他说：

我想解决汽车的问题，我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。我希望死前能看到这一天，我今年 96 岁，还有时间。

而且，解决问题并不仅仅只是靠口号。

Goodenough仍旧活跃在科研前线，就在最近，他和自己的团队还发现了一种用于钠离子电池的新型安全正极材料。

并仍旧有作品发表，比如这篇：

J.B. Goodenough, Personal journey into solid state chemistry, Journal of Solid State Chemistry 271 (2019) 387–392.

（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022459618305607）

就在几个月前，他还在采访中说：

我不想退休等死，我想努力奋斗，我相信我们正在做的事情是非常重要的。

这些重要的事情有很多，比如他尝试用自然界中存量更多的钠代替锂作为电池材料，以降低电池的成本。

再比如，如何用金属锂做正极，制造出更强大的电池。

还有电解质方面，Goodenough也在尝试用玻璃固态电解质做出更安全的电池。

据说，“足够好”老爷爷现在依旧精力充沛，有人在知乎上回答说，整个走廊都能听到他爽朗的笑声。

嗯，足够好，还会更好。

（责编：Stella）