峥嵘百年，致敬传奇！Goodenough教授100岁生日来临之际，昔日弟子联合发文祝贺！

人物介绍

John B. Goodenough教授作为一位杰出的固态物理学家，97岁时获得2019年诺贝尔化学奖，是800多篇研究文章和8本书的作者，研究领域横跨化学、物理和材料工程，在锂离子电池（LIBs），特别是正极材料，包括LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄取得了重大成就。

在2022年7月25日即将迎来百岁生日之际，昔日弟子福建师范大学陈育明教授，西南大学徐茂文教授，华中科技大学黄云辉教授和美国德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授以“Creating a rechargeable world”为题在Chem上发文，致敬传奇！！！

峥嵘百年，致敬传奇！Goodenough教授100岁生日来临之际，昔日弟子联合发文祝贺！

初次尝试数学

John B. Goodenough教授于1922年7月25日出生于德国耶拿市。小时候，他患有严重的阅读障碍，严重影响了他的学习，但他并没有放弃克服自己的障碍，最终获得奖学金从私立寄宿学校毕业，1940年进入耶鲁大学攻读学士学位。除了他的专业，他还学习了许多不同的课程，如古典文学、哲学和化学。1944年，他以优异的成绩获得耶鲁大学数学学士学位。二战爆发后，前往美国并担任美国陆军空军气象学家。

不惑之年转战物理

为了实现成为一名固态物理学家的愿望，John B. Goodenough在军队服役后在芝加哥大学学习物理学。然而，他的决定受到质疑，因为在其他人看来，任何曾经为物理学领域做出重大贡献的人，在他这个年纪的时候已经取得了很大成就。例如，爱因斯坦26岁提出相对论，玻尔28岁提出玻尔模型，爱迪生32岁点燃白炽灯。但Goodenough坚信物理学是科学的基础，并选择在30岁时继续攻读博士学位。显然，他的坚持不懈被证明是值得的。

Goodenough-Kanamori规则制定

在攻读博士学位期间，Goodenough师从美国著名应用物理学科学家（稳压二极管的发明者）Clarence Zener教授。他的导师用两个启发性的技巧来指导他如何从事研究：第一个是找到研究问题，第二个是解决它。他博士期间的研究被称为“六方金属晶体中密堆积偏差的理论”，从而为后续物理研究奠定了坚实的理论基础。Goodenough分别于1951年和1952年在芝加哥大学获得固态物理学硕士和博士学位。然后，他在麻省理工学院的林肯实验室开始了他的职业生涯，为数字计算机开发随机存取存储器（RAM）。

Goodenough 与Junjiro Kanamori合作制定 Goodenough-Kanamori规则，磁交换定律在计算机的发展中发挥了关键作用。Goodenough-Kanamori规则指出，超交换相互作用是反铁磁性的，其中虚拟电子转移是在每个半填充的重叠轨道之间，但它们是铁磁性的，其中虚拟电子转移是从半填充到空轨道或从填充到一个半满的轨道。Goodenough-Kanamori规则对于超交换和半共价交换都是相同的。这些磁性规则也可用于表征可充电电池的电极材料，例如钙钛矿。

奠定电池界权威

1967年，福特汽车公司要求Goodenough监测钠硫（Na-S）电池，作为他首次涉足电化学和电池研究，这个项目激发了他的想象力和好奇心。由于担心美国的能源短缺问题（石油危机），Goodenough将研究重点转向能源材料。1976年，鉴于在林肯实验室的出色工作，牛津大学邀请54岁的Goodenough担任无机化学实验室的负责人。

同年，英国科学家Stan Whittingham成功发表了一种可充电锂电池，以层状TiS₂作为正极，锂金属作为负极，具有最低的电化学电位（-3.04 V）。然而，电池起火和爆炸事件引发了该产品的大规模召回。Goodenough对如何解决电池安全问题进行了深入分析。得益于他在林肯实验室多年从事氧化物研究的经验，Goodenough认为已经含有锂的层状金属氧化物将是理想的正极。

1980年开发了Li_xCoO₂材料，这将使一半以上的Li⁺能够可逆释放。Li_xCoO₂是一种类似三明治的层状结构，其中Li⁺被Co-O₂形成的“面包片”夹在中间层。制成的电池显示出约4 V的高电压。这一突破从根本上改变了可充电电池的设计原理。1982年发现一些尖晶石氧化物，如Fe₃O₄和α-Fe₂O₃能够被锂化。

次年，他们进一步发现Li⁺在室温下也会嵌入到Mn₃O₄和Li[Mn₂]O₄中。最后，Goodenough和他的研究小组发现了另一种更具成本效益的正极材料 (Li_xMn₂O₄ ) 并提出了关键概念。与Li_xCoO₂相比，具有成本低、充电热稳定性好、倍率性能好等优势。

为了弥补LiCoO₂存在两个主要缺点：Co太贵，充电的Li_1-xCoO₂热稳定性低。Arumugam Manthiram和 Goodenough在1986年代后期探索了一系列含铁聚阴离子氧化物正极Fe₂(XO₄)₃，Goodenough在1997年将LiFePO₄确定为正极。同时，层状、尖晶石和聚阴离子氧化物三类材料仍然是至今唯一流行的商业化LIBs正极材料。此外，一些关于燃料电池，液态钠钾电池和钠离子电池的研究也相继推出。在Goodenough教授90岁的时候，认为世界需要一个“超级电池”，预测最先进的固态锂金属电池就是超级电池。

John B. Goodenough教授作为一位不朽的传奇人物，70年来致力于跨学科的科学和工程，在此过程中培养了数百名学生和博士后。他是一个非常善良和鼓舞人心的人，经常分享一些鼓舞人心的话，Goodenough也是一个很好的倾听者，总是希望向他人学习。他是每个人的榜样，不仅体现在科学领域，而且在日常生活中。辛勤工作，勤奋踏实，抓住每一次机会，向传奇学习，向传奇致敬！

文献信息

Yuming Chen, Maowen Xu, Yunhui Huang, Arumugam Manthiram, Creating a rechargeable world，https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.01.011

Yixuan Li, Weikang Li, Ryosuke Shimizu, Diyi Cheng, HongNam Nguyen, Jens Paulsen, Shinichi Kumakura, Minghao Zhang,* Ying Shirley Meng*，Elucidating the Effect of Borate Additive in High-Voltage Electrolyte for Li-Rich Layered Oxide Materials，2022，https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.12.009

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