俗话说的好，一个好的名字等于成功的一半，Goodenough老爷子名字起的好，人也相当厉害，作为LCoO2和LiFePO4的发明人，可以说没有Goodenough老爷子的工作就没有锂离子电池的今天，最近90多岁的老爷子在Nature Electric上撰文回顾了锂离子电池的发展史。

由于H+在水溶液中的快速扩散能力，早期的可充电电池主要是采用强酸（H2SO4）或者强碱（KOH）作为电解液，当时最为可靠的可充电电池是采用NiOOH为正极，强碱性容液为电解液的镍-氢电池，但是我们都知道水的电化学稳定窗口非常窄，限制了可充电电池的工作电压，导致采用水溶液的可充电电池的能量密度都比较低。

为了拓展电解质的电化学稳定范围，人们进行了诸多尝试，1967年福特汽车公司的Joseph Kummer和Neill Weber发现，一些陶瓷材料在300℃的高温下具有较高的Na+扩散速度，并以此为契机开发了采用熔融金属Na负极和熔融S/石墨正极的可充电电池，过高的工作温度导致该电池很难在实际中找到用武之地，但是这并不妨碍着该电池将固态电解质技术带到了人们的眼前，这也为今天全固态电池的崛起埋下了伏笔。此时正在MIT的林肯实验室工作的Googenough看到了这一技术的前景，对该技术进行了跟踪研究，并与Henry Hong一起开发了具有高Na+传导能力的Na1+xZr2SixP3−xO12电解质，但是由于固态电解质常温下电导率较低，因此在当时并未引起太多的关注。

石油危机期间出现的马拉汽车

到了上个世纪的70年代，一场始料未及的石油危机席卷了美国，当时的美国过度依赖石油进口，因此这场石油危机重创了美国社会。从此以后，美国开始大力发展可再生能源，例如风能和太阳能，减少对石油等化石能源的依赖。发展风能和太阳能就不得不面对一个问题，这些可再生能源基本上都要看天吃饭，难以适应电网稳定性的要求，因此可再生能源发展离不开储能技术的进步。

金属锂具有电势低（-3.04V vs 标准氢电极）和比容量高（3860mAh/g）的优势，是一种非常优异的负极材料，早期的锂一次电池采用金属锂作为负极，有机溶剂作为电解液，取得了不错的效果，因此此时对可充电电池研究开始聚焦在了金属锂二次电池上，研究者们利用60年代欧洲化学家们发现Li+可逆的嵌入到层状过渡金属硫化物中的原理，采用金属硫化物作为正极制备了最初的金属锂二次电池。上个世纪80年代加拿大的Moli Energy公司首次向市场推出采用金属锂作为负极的Li/MO2二次电池，这款电池也让Moli Energy公司称霸全球电池市场，但是非常不幸的是在1989年该锂二次电池发生了连续的起火爆炸事故，导致了该电池在全球范围内大面积的召回，从此这个短暂称霸全球电池市场的公司一蹶不振，最终被日本的NEC公司收购。NEC公司投入了巨大的人力和时间对上万块电池进行了仔细的分析，最终找到了导致电池起火爆炸的元凶——锂枝晶，但是却并没有找出解决锂枝晶的方法，由于安全问题无法得到解决，锂金属电池也就慢慢的淡出了我们的视野。

此时的Goodenough正在英国牛津大学对含锂金属氧化物LiCoO2进行研究，LiCoO2材料的理论容量达到274mAh/g，但是并不是所有的Li+都能够可逆的脱出，当Li+脱出过多时会破坏结构的稳定性，引起材料结构的坍塌，Goodenough通过努力最终实现超过半数的Li可逆的脱出LiCoO2，使LiCoO2材料的可逆容量达到140mAh/g以上，这一成果最终催生了锂离子电池的诞生。当时正在旭化成工作的Akira Yoshino采用LiCoO2作为正极，石墨材料作为负极开发了最早的锂离子电池模型，这一技术最终被索尼公司采用，在1991年推出了全球首款商用锂离子电池。锂离子电池采用石墨材料作为负极，避免负极金属锂的出现，从而避免了锂枝晶的生成，因此极大的提高了可充电电池的安全性。从此，凭借着高能量密度、高安全性的优势，锂离子电池开始一路狂奔，迅速将其他二次电池甩在身后，在短短的十几年的时间里锂离子电池已经彻底占领了消费电子市场，并扩展到了电动汽车领域，取得了辉煌的成就。

然而二次电池的发展是一场永远没有终点的赛跑，随着电池比能量指标的不断提高，传统的锂离子电池已经无法满足新的需求，为进一步提升电池比能量，年逾九十的Goodenough又将目光转向了全固态电池。全固态电池是将传统锂离子电池内的液态电解质替换为具有离子传导能力的固体，固态电解质良好的强度，让金属锂负极的使用成为可能，为锂离子电池比能量的提高留出了足够的空间。经过十多年的发展，固态电解质也已经发展出多种类型，例如陶瓷氧化电解质、硫化物电解质和聚合物电解质，性能也得到了极大的提升，一些陶瓷氧化物电解质的常温离子电导率已经能够媲美液态电解质，让全固态电池的应用成为可能。Goodenough老爷子在德克萨斯大学奥斯丁分校的实验室目前已经利用固态电解质开发了一款全固态电池，该电池实现了长期循环过程中保持良好的电化学性能、不产生锂枝晶。Goodenough老爷子相信，随着全固态电池技术的逐渐成熟，将推动电动汽车取代传统的内燃机汽车，减少化石能源的消耗。

老骥伏枥，志在千里。烈士暮年，壮心不已，Goodenough老爷子以96岁高龄仍然奋战在科研工作的第一线，我们这些后生晚辈怎可懈怠，最后我们再次向Goodenough老爷子致敬。

撰稿：凭栏眺

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