衝刺電池新一輪革命，96歲的鋰離子電池發明者仍在奮戰

新聞 08-23

圖為古迪納夫在得克薩斯大學奧斯汀分校的近照。他說，自己的「使命是要努力一試，看看能否在有生之年徹底改變現有電池技術。」圖片來源：Brent Humphreys for The Wall Street Journal

在推動電池技術取得下一個重大突破的競賽中，有一位不言放棄的96歲老人。

40年前，正是由於約翰·古迪納夫(John Goodenough)等人的努力，今天的手機、iPad和許多其他電子產品所使用的電池得以問世。他的研究讓鋰鈷氧化物參與到了電池的內部反應中，從而令電池變得更輕便，更強大。

現在，古迪納夫想要摒棄原先的發明，不用鈷元素，從而讓鋰離子電池的充電速度更快，續航時間更持久。今年4月份，這位二戰老兵與其他三人共同發表了一項研究結果，他說該結果目前正用於研發一款固態無鈷電池的原型。

古迪納夫說：「我的使命是要努力一試，看看自己能否在有生之年徹底改變現有電池技術。當我開不了車了，不得不住進養老院了，我想我就該退休了。」

古迪納夫和他的研究夥伴稱，無鈷電池原型的初步研究成果表明，它的能量密度是鋰離子電池的兩倍。圖片來源：Brent Humphreys for The Wall Street Journal

提高電池性能是可再生能源領域發展的關鍵所在，這是因為風和太陽等能量來源產生的電力供應極不穩定，需要把這些電力儲存起來，以備不時之需。電動汽車之所以沒有大範圍流行開來，原因是電池儲存的能量沒有一箱油那麼多。此外，消費者也希望延長電子產品的電池續航時間。

自從古迪納夫在上世紀80年代協助發明了鋰離子電池以來，電池技術的發展就受到了限制。雖然眼下已經有了無鈷電池，但功效卻比不上含鈷的鋰離子電池。

古迪納夫和他的研究夥伴布拉加(Maria Helena Braga)表示，初步研究顯示，他們所研發的電池能量密度可能是現有鋰離子電池的兩倍。

也就是說，電動汽車若使用他們的電池，單次充電的續航里程是目前鋰離子電池的兩倍。古迪納夫說，這種電池的容量還會隨著時間推移而增加。現在的鋰離子電池的儲電能力在使用過程中會逐漸下降。

古迪納夫不願透露他在和誰一起研發新電池的原型，稱這是機密。

有些工程師對古迪納夫所描述的那種電池的功能表示懷疑，特別是電池容量可以越用越大這一點。

此外，古迪納夫還面臨擁有數十億美元預算的競爭對手。特斯拉(Tesla Inc.)目前正與松下(Panasonic Corp.)合作研發無鈷電池。特斯拉說，該公司最新推出的Model 3電動汽車所用的電池已減少了鈷的用量。英國企業家戴森(James Dyson)也在研發據他說更安全、充電更快、能量密度更大的汽車電池。

古迪納夫的科研成果不是在豪華氣派的公司總部大樓里搞出來的，而是出自得克薩斯大學奧斯汀分校一間滿地文件的辦公室。他是這所大學的工程學教授。這位物理學家依靠傳統的紙筆方式寫論文，他沒有手機——這種因他發明的電池而成為現實的現代移動技術產品。他的座駕是一輛車齡10年的本田車，他希望這輛車能像自己一樣長壽。

古迪納夫說，他之所以想要研發新電池技術，是因為他想助力電動汽車發展，讓人類社會逐漸減少對內燃機發動機的依賴。他開的本田車用的就是內燃機發動機。目前，全球第一款面向大眾市場的電動乘用車日產聆風(Nissan Leaf)每行駛約240公里，就需要充一次電，而汽油車可以行駛480公里到640公里才需加油。

古迪納夫與其團隊里的研究人員一直在測試電池原型。圖為得克薩斯大學某研究中心近照。圖片來源：Brent Humphreys for The Wall Street Journal

得克薩斯大學奧斯汀分校工程學教授、與古迪納夫並肩合作了33年的曼蒂拉姆(Arumugam Manthiram)說：「他對科學有強烈的好奇心，十分希望通過自己從事的科學事業為社會做貢獻。」

古迪納夫早年的發明從未給他帶來任何經濟利益，因為他將相關專利權轉簽給了英國政府的原子能研究機構(Atomic Energy Research Establishment，簡稱AERE)。後來日本索尼公司(Sony Corp.)實現了鋰離子電池的商業化，所有生產鋰離子電池的公司都要向英國政府支付專利版權費，直到2002年這一專利權到期。

古迪納夫表示：「索尼以為我很有錢，因為他們給了AERE很多很多錢。」

曼蒂拉姆說，古迪納夫每天早上8點到8點半來到學校，下午6點左右回家，周末兩天在家工作。

古迪納夫在康涅狄格州長大，父親是個常常欠債的學者，因為他「嚮往的社會階層比他的負擔能力略高一些。」古迪納夫不想在經濟上拖累父親，他穿二手舊衣，還獲得了馬薩諸塞州一個寄宿學校的獎學金。他雖有讀寫障礙，但成績優異，後進入耶魯大學學習數學。

二戰期間，古迪納夫以氣象師的身份在美國陸軍航空部隊服役。等待服役期間，他讀了英國哲學家懷特海(Alfred North Whitehead)所著的《科學與現代世界》(Science and the Modern World)，並深受鼓舞。

古迪納夫說：「當時有一種極其強烈的願望湧上心頭，這願望便是，『從戰場歸來後，但凡有機會，我就去讀研究生，我應該學物理。』」

二戰結束後，古迪納夫被美國政府選中，成為少數幾個可以繼續攻讀物理或數學專業的退伍軍人之一。他選擇了物理。

在芝加哥大學，他遇到了後來與之白頭的妻子艾琳(Irene)。艾琳鼓勵他申請英國牛津大學的教授職位，在那裡他建立了研究團隊，發明了鋰離子電池。艾琳因患阿茨海默症於兩年前去世。

為研發鋰離子電池替代品而奮鬥不止的古迪納夫目前還帶著一個材料科學和工程專業的24歲博士生。他說這是自己的最後一個博士生。

Nick Grundish說：「古迪納夫說我是他的關門弟子，但似乎每隔幾年他都會這麼講，然後繼續招新生。」