Джон Баннистер Гуденаф: Краткая история изобретателя катода оксида лития кобальта
Если быть одним из изобретателей наиболее широко используемых аккумуляторных катодов в мире, еще не достаточно, то д-р Джон Гуденоу недавно был в новостях за свою руку в разработке новой твердотельной батареи, которая не только превзошла заряд плотность литий-ионной батареи, но обещал быть намного более безопасным, более эффективным, дешевым и долговечным, чем текущий стандарт.
Для многих идея участия в по крайней мере одном главном изобретении - это материал снов, но даже в возрасте 94 лет твердотельный физик-физик продолжает продвигать границы и вводить новшества в 2017 году.
Работа доктора Гуденау на литиево-ионном аккумуляторе позволила нам сегодня узнать об электронике, и есть хорошие шансы, что его последний прогресс будет продолжать разрушать и менять технологии в будущем. И между ними было много этапов и прорывов.
Жизнь Гуденауха увлекательна и, безусловно, заслуживает размышления.
Изображение предоставлено Университетом штата Техас
Удар
В то время как д-р Гуденау явно невероятно блестящий человек, в детстве он страдал дислексией, что затрудняло учебу в школе Гротона в Массачусетсе. Несмотря на это, Гуденау преодолел проблемы беспорядка и получил стипендию для участия в Йельском университете, где он получил степень бакалавра наук по математике, закончив на вершине своего класса с отличием суммы с отличием.
Вскоре после этого Гуденау сражался во Второй мировой войне, а затем вернулся в США, чтобы продолжить образование в Чикагском университете. Он закончил свою кандидатуру под руководством Кларенса Зенера, тезки Зенера Диода.
Гуденау закончил школу в 1952 году, а затем перешел на работу в лабораторию Линкольн в Массачусетском технологическом институте, проводя исследования в области компьютерной памяти. ОЗУ с магнитным сердечником будет разработана его командой, еще одним революционным изобретением в компьютерной памяти и электронике. Эта работа привела к разработке правил Гуденау-Канамори, которые полуэмпирически описывают взаимоупорядоченные взаимодействия между магнитными и немагнитными ионами.
Там нет хорошей технической истории без патентного иска
В 1970-х годах доктор Гуденаух возглавлял лабораторию неорганической химии в Оксфордском университете. В 1980 году его лаборатория совершила прорыв с катодом из оксида лития-кобальта, который оказался жизнеспособным и эффективным перезаряжаемым альтернативным катодом в батареях. Катод был коммерциализирован Sony в 1991 году, что позволило компании выпускать более легкую, более портативную бытовую электронику. Так началось появление портативной электроники.
К сожалению, Оксфорд никогда не запатентовал изобретение. Несмотря на возможный коммерческий успех катода, Гуденау в конечном итоге не выиграл бы от изобретения. Однако литий-ионный аккумулятор изменил будущее технологий.
Тем не менее, доктор Гуденаф продолжил свою работу и добился улучшения в дизайне батарей. После возвращения в США и продолжения исследований в Техасском университете, члены его лаборатории в конечном итоге разработали железо-фосфатный катод в кристаллической структуре оливина, что было еще более эффективным при подзарядке батареи.
К сожалению, подозревается, что исследователь в своей лаборатории сообщил о результатах для работодателя в Японии, который затем продолжил его патентование и дальнейшее развитие технологии. За последнее десятилетие последовало сражение за интеллектуальную собственность, в результате которого Университет Техаса получит разрешение в размере 30 миллионов долларов США и долю прибыли. Еще раз, доктор Гуденаф не получал никакой пользы от работы своей лаборатории.
Все еще ждет Нобелевской премии
Несмотря на то, что Гуденаф был удостоен многих престижных наград и отличий, он все еще не получил Нобелевскую премию, несмотря на то, что полностью изменил отрасль.
В конце концов, транзистор может застопориться без литий-ионной батареи. Электрические транспортные средства, вероятно, не будут возможны. Электроника, как мы ее знаем, может не развиться до того, что у нас есть сегодня. Есть несколько теорий относительно того, почему Гуденау не получил Нобелевскую премию, в том числе, что его работа приходится на слишком много отраслей промышленности, чтобы классифицировать или что успех его изобретений в значительной степени был коммерческим.
Какова бы ни была причина, он был со-получателем премии Энрико Ферми 2009 года, которую Министерство энергетики США предоставляет ученым для достижения жизненных успехов в производстве энергии. Он также получил Национальную медаль науки в 2013 году, которая присуждается Президентом Соединенных Штатов за вклад в математику, науку и технику. Это немногие из многих других признаний, которые он заработал на протяжении всей своей жизни.
Д-р Джон Баннистер Гуденаф с президентом Бараком Обамой, получивший Национальную медаль науки в 2013 году. Изображение предоставлено Acalde
Какие твердотельные батареи могут означать
Кажется, что д-р Гуденаф намерен посвятить всю свою жизнь продвижению технологии батарей. В декабре 2016 года в журнале Energy & Environmental Science был опубликован документ под названием «Альтернативная стратегия для безопасной перезаряжаемой батареи», в котором описывается твердотельная батарея, которая обещает значительные улучшения в технологии перезаряжаемых батарей. Научный сотрудник доктор Мария Хелена Брага также участвовала в прорыве.
В батареях используются стеклянные электролиты и анод щелочного металла. Это отличается от литий-ионных батарей, которые используют жидкий электролит, который более подвержен коротким замыканиям. Стеклянный электролит также позволяет батарее работать в более холодных условиях (до -4 ° F), чем ее жидкий аналог.
Кроме того, стеклянные электролиты не полагаются на литий и могут быть заменены на натрий. Это более экологично и экономичнее.
Новая батарея имеет в три раза плотность заряда текущего литий-ионного стандарта, имеет больше циклов зарядки / разрядки и быстро заряжается. Это особенно захватывает приложения в электромобилях, что позволит использовать более длительные диапазоны вождения и более быструю подзарядку. Он также будет более полезен в самых разных климатах, что сделает технологию еще более жизнеспособной.
Катод оксида лития-кобальта изменил портативную электронику, и похоже, что твердотельная батарея может быть на пути к замене электромобиля. Работа в жизни доктора Гуденауха невероятная.
Рекомендуемое изображение предоставлено Университетом штата Техас.