紀念鋰離子電池奠基者John Goodenough

2023年6月25日，媒體報導美國德州大學教授John Goodenough過世消息，享壽100歲。

第一次注意到Goodenough是在2019年，瑞典皇家科學院宣布該年度諾貝爾化學獎，表彰3位傑出科學家在鋰離子電池研究的貢獻，而Goodenough與來自英國的Stanley Whittingham以及日本的吉野彰，共同獲得此殊榮。

首先我注意到的是他的姓氏，他要如何地介紹自己？I am Goodenough？其次是他得獎時已高壽97歲，是歷屆諾貝爾得主中年歲最長的一位。Goodenough在鋰離子電池最基礎的貢獻，完成於1970～80年代，也歷經40餘年才終而獲獎。

事實上在諾貝爾獎的歷史中，有人是因為不幸離世而失之交臂。其中最令人扼腕的是在2000年的物理獎，頒給IC的發明人Jack Kirby，而另一位共同發明人Bob Noyce卻已於1990年，在美國德州住家，游泳時心臟病發去世，享年62歲。因此，Kirby在諾貝爾委員會的官方文字記載的是「for his part in the invention of integrated circuit」。

鋰離子電池因為鋰是最輕的金屬，且又是在週期表上第一族的元素，有著相當高的電化學反應活性。相較於傳統的鉛酸及鎳氫電池，以鋰離子及電子作為電池內部導通的電池，有著輕量化及高能量密度的優勢，所以廣泛地使用於行動裝置及電動車，甚至於儲能系統。

第一個鋰離子電池雛型是由Whittingham於1970年所提出，當時是以鋰金屬作為負極材料，而以金屬硫化物作為正極材料。由於鋰金屬的活性，電池相當容易燃燒爆炸。

Goodenough改用金屬氧化物作正極材料，添加鈷、錳等金屬，一方面改善電池安全性，同時也大幅地增加電池能量密度，也就是建立當今最廣泛使用正極三元鎳鈷錳（NCM）材料的原型。日本學者吉野彰的貢獻在於，使用石墨碳作為負極材料，取代鋰金屬，更進一步改善電池安全性，並增加電池充放電的壽命。

有了這一連串突破性的發展，Sony於1991年正式推出第一顆商品化的鋰離子電池，從此改變世界。

Goodenough是位大器晚成的學者。當他大學畢業時，還被徵召到歐洲參與二戰。之後他進入美國芝加哥大學攻讀固態物理博士，與楊振寧教授是同學，楊教授最近也剛過100歲生日。Goodenough早期在50年代的研究，以過渡金屬磁性氧化物材料為主，應用於磁性記憶元件，包括鐵鈷鎳的各式氧化物。

Goodenough是在54歲之後才開始研究電池材料，也因為之前有著無機金屬氧化物的基礎，得以很快地在鋰離子電池的正極材料，做出重大貢獻。

在美國大學教授是可以不退休的，Goodenough在90多歲的高齡，依舊活耀於學校的實驗室，並指導學生。他晚期的研究聚焦於全固態電池的開發，也就是用固態材料取代現行的液態電解液。此全固態電池，不僅可以更進一步地增加電池能量密度，電池壽命的延長，同時充電的時間也可以大幅縮短。

Goodenough雖然在鋰離子電池上，有著卓越的貢獻，但是終其一生，卻沒有得到任何商業上所衍生的利益。

在Goodenough之前，諾貝爾獎最高壽的得主是，獲得2018年物理獎的美國貝爾實驗室 Arthur Ashkin，當年他已經是96歲，因為optical tweezer的發明而獲獎。Ashkin在得獎後，對媒體說他抽不出時間接受採訪，因為他正忙於太陽能的研究。也許就是因為全心投入所喜愛的研究工作，使得這些研究人員得以延年益壽，不知老之將至。