锂电之父Goodenough谈锂电池的发展之路

JohnB˙Goodenough(约翰˙班宁斯特˙古迪纳夫)目前为美国德州大学奥斯汀分校，机械工程系教授，著名固体物理学家，是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人，锂离子电池的奠基人之一，被业界称为“锂电之父”。他对材料科学与技术，特别是锂离子电池领域做出了重要贡献。通过研究化学、结构以及固体电子/离子性质之间的关系来设计新材料解决材料科学问题。

近日，锂电池之父，美国德州大学奥斯汀分校机械工程系教授JohnB.Goodenough接受了材料人的采访，我们对近期教授的几项工作以及他对锂电池发展和中国科研的看法做了采访，以下是详细内容：

Q：您如何看待锂离子电池的未来？它会被您的最新研究成果取代吗？

A：我认为目前的锂离子电池三年内会被不产生锂枝晶的锂金属电池取代，代替我们现在用的石墨负极锂离子电池。

Q：超级电池在应用到电动车之前，还需做出哪些改进？

A：电动车用电池首先必须是安全价廉的，而且要高倍率充放电的情况下体积能量密度高、使用寿命长。我认为Braga玻璃电解质能够实现所有以上愿景，但是高压下低电阻正极材料尚处于验证和测试阶段。此外，以在集流体上沉积锂金属做负极的电池容量需要进一步的评估。

Q：您的超级电池会成为您职业生涯最后的研究成果吗？

A：我希望我还能再干几年，我们还有很多东西需要探索。

Q：在您研究出阴极之后，您认为还要多久才能实现电池的大规模生产？您可否预见一下未来的困难？

A：我认为三年内电池就能实现大规模量产。

Q：您94岁高龄仍在努力工作，您的动力是什么？

A：科研探索真的十分有趣，21世纪仍面临着很多毁灭性的挑战需要被战胜。

Q：您是怎么开始电池技术相关的研究的？

A：我是在1969年接触到电化学跟电池的，当时我应邀负责福特公司1967年发明的钠硫电池项目，就是使用固体陶瓷电解质和熔化电极的那种电池。我非常想找到一种比福特钠-β-铝更好的钠固体电解质，通过与HenryHong的合作，我们发明了锆磷硅酸盐，也就是现在的NASICON钠超离子导体。之后在1970年爆发了第一次能源危机，美国国会认为我的研究与空军实验室的要求不符，因此我决定放弃过渡金属氧化物转而研究能源材料，并接受了去英国牛津大学当无机化学教授的邀请。

Q：您是怎样激发学生创造力的？

A：并不是简单地说是我在如何启发学生，而是作为领导，必须对他的研究领域充满热情，不能因为研究成果而变得自负，要平等地看待每个与他合作的人，当别人取得成功时，要乐意去赞赏他们。我们可能会在学术上是竞争对手，但是在生活中却不是这样，要就事论事。

Q：您高中是学文科的，本科学的是数学跟物理，研究生又转学了化学与工程，为什么您要换专业呢？您的经历给您的研究带来了怎样的帮助？您希望您的学生换专业吗？

A：在二战之前，我本来是文科生，择业十分费时。后来二战爆发，我参了军，停止了找工作的纠结，也就是这个时候我下定决心，如果有机会读研，我就要选择物理专业。在研究生学习期间，我立志要成为固态物理学家而非核物理学家，在毕业时，我意识到我还没有做好当物理教授的准备，因此我来到了一家工程实验室工作，这个工作要求我研究怎样在亚铁磁的尖晶石中实现B-H磁滞回线，而亚铁磁的尖晶石是不能像铁磁合金那样卷成一个很薄的带子的。正是这份工作把我带进了磁学和过度金属氧化物这个领域，使我产生了学习过度金属化合物d电子的兴趣，这是要与化学家一起工作的。正如我前面说的，在1970年我被迫改变了我的研究兴趣，我成了无机化学实验室的固态化学教授。就在我快从英国退休时，德克萨斯大学奥斯汀分校邀请我去做工程首席教授，这样我就有机会继续我的材料工作了。我的成果要归功于机遇，合作，优秀的同事，还有运气。直觉固然是以经验为基础，但是也要听听内心的想法，要敢于在同他人的交流之中坦然地暴露出自己的无知，要对别人的想法和生命的意义保持好奇心，这会成为思想的源泉和成功的基础。我鼓励学生们谦虚坦然地接受自己，接受成功与失败。

Q：您曾说退休后想去研究神学，为什么像您一样的科学家也会相信存在比科学更有力的力量呢？

A：我不这么认为，我觉得神学的力量不及科学。我深信我们应该爱这个我们存在的世界，铭记所有幸运与不幸，敌人与朋友。对自然及其运作的科学探索形成了对万物以及支撑它的事物的爱。但是我认为有很多东西是不能用数学的语言描述的，我认为隐喻、寓言也蕴藏了丰富的智慧。工程能够教会我们如何创造，但是我们制造出来的机器是没有感情的。重要的是我们如何去使用这些机器。如果没有智慧，我们可能会摧毁环境和社会，有了智慧，我们就能在人口爆炸中生存，并且带来和谐，而不是带来敌对。

Q：您如何看待中国的电池研究？您能给中国科学家一些建议吗？

A：中国在电池领域取得了令人印象深刻的发展，但是中国的多数研究都集中在如何改进已有技术，缺乏对革新性的技术的关注。我的建议是要找到真正待解决的问题，然后努力去攻克它们，即使是在取得重大成果之前要花很长时间。

Q：您从事随机存取磁存储器和锂离子电池两个领域的研究，那么您认为哪个领域对当前科技的影响更大？

A：首个随机存取磁存储器的问世对电子计算机的发展非常重要，即使高速晶体管的发展实现了用小型磁性存储元件代替，使原磁RAM存储缩小到办公室的大小。锂离子电池实现了微电子的无线化，很多人为了这一发展贡献了力量。

Q：电池能量密度还能再大吗？您对下一代电池有什么期望？

A：未来几年电池会取得重大的改进，包括电池安全性，价格，能量密度，使用寿命，充放电速度等。我不确定能量密度的改进能否给出个“摩尔定律”，就像计算机轻量化那样，我不能遇见相似的发展