鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年05月07日
鋰電之父談鋰電池的發展之路是怎么樣的?
JohnB.Goodenough(約翰·班寧斯特·古迪納夫)目前為美國德州大學奧斯汀分校,機械工程系教授,著名固體物理學家,是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發明人,鋰離子電池的奠基人之一,被業界稱為“鋰電之父”。他對材料科學與技術,特別是鋰離子電池領域做出了重要貢獻。通過研究化學、結構以及固體電子/離子性質之間的關系來設計新材料解決材料科學問題。
近日,鋰電池之父,美國德州大學奧斯汀分校機械工程系教授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展和中國科研的看法做了采訪,以下是詳細內容:
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:我認為目前的鋰離子電池三年內會被不產生鋰枝晶的鋰金屬電池取代,代替我們現在用的石墨負極鋰離子電池。
Q:超級電池在應用到電動車之前,還需做出哪些改進?
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。我認為Braga玻璃電解質能夠實現所有以上愿景,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極的電池容量需要進一步的評估。
Q:您的超級電池會成為您職業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,您認為還要多久才能實現電池的大規模生產?您可否預見一下未來的困難?
A:我認為三年內電池就能實現大規模量產。
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世紀仍面臨著很多毀滅性的挑戰需要被戰勝。
Q:您是怎么開始電池技術相關的研究的?
A:我是在1969年接觸到電化學跟電池的,當時我應邀負責福特公司1967年發明的鈉硫電池項目,就是使用固體陶瓷電解質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,通過與HenryHong的合作,我們發明了鋯磷硅酸鹽,也就是現在的NASICON鈉超離子導體。之后在1970年爆發了第一次能源危機,美國國會認為我的研究與空軍實驗室的要求不符,因此我決定放棄過渡金屬氧化物轉而研究能源材料,并接受了去英國牛津大學當無機化學教授的邀請。
Q:您是怎樣激發學生創造力的?
A:并不是簡單地說是我在如何啟發學生,而是作為領導,必須對他的研究領域充滿熱情,不能因為研究成果而變得自負,要平等地看待每個與他合作的人,當別人取得成功時,要樂意去贊賞他們。我們可能會在學術上是競爭對手,但是在生活中卻不是這樣,要就事論事。
Q:您高中是學文科的,本科學的是數學跟物理,研究生又轉學了化學與工程,為什么您要換專業呢?您的經歷給您的研究帶來了怎樣的幫助?您希望您的學生換專業嗎?
A:在二戰之前,我本來是文科生,擇業十分費時。后來二戰爆發,我參了軍,停止了找工作的糾結,也就是這個時候我下定決心,如果有機會讀研,我就要選擇物理專業。在研究生學習期間,我立志要成為固態物理學家而非核物理學家,在畢業時,我意識到我還沒有做好當物理教授的準備,因此我來到了一家工程實驗室工作,這個工作要求我研究怎樣在亞鐵磁的尖晶石中實現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。正是這份工作把我帶進了磁學和過度金屬氧化物這個領域,使我產生了學習過度金屬化合物d電子的興趣,這是要與化學家一起工作的。正如我前面說的,在1970年我被迫改變了我的研究興趣,我成了無機化學實驗室的固態化學教授。就在我快從英國退休時,德克薩斯大學奧斯汀分校邀請我去做工程首席教授,這樣我就有機會繼續我的材料工作了。我的成果要歸功于機遇,合作,優秀的同事,還有運氣。直覺固然是以經驗為基礎,但是也要聽聽內心的想法,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。我鼓勵學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,為什么像您一樣的科學家也會相信存在比科學更有力的力量呢?
A:我不這么認為,我覺得神學的力量不及科學。我深信我們應該愛這個我們存在的世界,銘記所有幸運與不幸,敵人與朋友。對自然及其運作的科學探索形成了對萬物以及支撐它的事物的愛。但是我認為有很多東西是不能用數學的語言描述的,我認為隱喻、寓言也蘊藏了豐富的智慧。工程能夠教會我們如何創造,但是我們制造出來的機器是沒有感情的。重要的是我們如何去使用這些機器。如果沒有智慧,我們可能會摧毀環境和社會,有了智慧,我們就能在人口爆炸中生存,并且帶來和諧,而不是帶來敵對。
Q:您如何看待中國的電池研究?您能給中國科學家一些建議嗎?
A:中國在電池領域取得了令人印象深刻的發展,但是中國的多數研究都集中在如何改進已有技術,缺乏對革新性的技術的關注。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:您從事隨機存取磁存儲器和鋰離子電池兩個領域的研究,那么您認為哪個領域對當前科技的影響更大?
A:首個隨機存取磁存儲器的問世對電子計算機的發展非常重要,即使高速晶體管的發展實現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。鋰離子電池實現了微電子的無線化,很多人為了這一發展貢獻了力量。
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,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能否給出個“摩爾定律”,就像計算機輕量化那樣,我不能遇見相似的發展。