في ذكرى رائد بطارية ليثيوم أيون جون جودينو

توفي جون بي جودينو ، الحائز على جائزة نوبل ، وهو أحد مخترعي بطارية الليثيوم أيون ، في 25 يونيو عن عمر يناهز 100 عام.

قام Goodenough ، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر بجامعة تكساس في أوستن ، بتأليف أكثر من 800 ورقة فنية خلال حياته المهنية. حصل هو وزملاؤه مؤخرًا على براءة اختراع أمريكية ، قبل وقت قصير من عيد ميلاده المائة.

عالم رياضيات وفيزيائي عن طريق التعليم ، كان Goodenough لديه 70 عامًا من العمل في الفيزياء والكيمياء. من المحتمل أنه اشتهر بتطوير الكاثود أكسيد الكوبالت الليثيوم في عام 1980 – والذي أصبح الأساس لأول بطارية ليثيوم أيون تجارية من سوني في عام 1991.

لذلك ، حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 ، وتقاسم الجائزة مع إم. ستانلي ويتينغهام ، الذي ابتكر مفهوم الليثيوم أيون ، وأكيرا يوشينو ، الذي طور كيمياء الأنود التي تم استخدامها في أول بطارية ليثيوم أيون من سوني.

حصل Goodenough على ميدالية IEEE لعام 2012 لتقنيات البيئة والسلامة عن الاكتشافات التي “مهدت الطريق لتطوير تقنية بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن.”

بدءًا من التسعينيات ، تم استخدام كاثود أكسيد الليثيوم الكوبالت في العديد من المنتجات الإلكترونية بما في ذلك كاميرات الفيديو وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة. أصبحت فيما بعد الكيمياء المفضلة للسيارات الكهربائية المبكرة بما في ذلك سيارة تيسلا رودستر 2008.

داخل مجتمع البطاريات ، تشتهر Goodenough بأكثر من مجرد أكسيد الكوبالت الليثيوم. ساعد في تطوير ثلاثة من الأنواع الخمسة الأكثر استخدامًا من كيمياء أيونات الليثيوم. كان أوله أكسيد الليثيوم كوبالت. ثانيه ، أكسيد منجنيز الليثيوم ، يستخدم في الأدوات الكهربائية ، والأجهزة الطبية ، وبعض المركبات الكهربائية. ثالثه ، فوسفات حديد الليثيوم ، أصبح الآن أحد أشهر كيميائيات البطاريات في صناعة السيارات.

التغلب على صراعات عسر القراءة

ولد في جينا بألمانيا ، ونشأ في وودبريدج بولاية كونيكتيكت ، على بعد حوالي 13 كيلومترًا من ييل ، حيث كان والده أستاذًا في الدين.

كان Goodenough يعاني من عسر القراءة ويعاني من صعوبة في القراءة – الأمر الذي كاد يتسبب في تأخره في الصف السادس.

كتب في مذكراته: “لقد شعرت بالإحباط الشديد لدرجة أنني لم أستطع القراءة” ، شاهد على النعمة. وبالطبع بلدي [older] قرأ أخي جيدًا ، وكان والدي أستاذاً ولديه الكثير من الكتب للقراءة. كان فظيعا.”

علم Goodenough نفسه القراءة وأصبح طالبًا متفوقًا في المدرسة الثانوية. لكنه قال إنه حتى بعد حصوله على القبول في جامعة ييل ، ابتعد عن جميع الدورات التي تحتوي على قوائم قراءة طويلة ، خوفًا من أنه لن يكون قادرًا على مواكبة ذلك.

بعد تخرجه عام 1943 بدرجة البكالوريوس في الرياضيات ، التحق جوديناف بالجيش الأمريكي. عمل كخبير أرصاد جوية وكُلف بالتنبؤ بالطقس لغزو الحلفاء في يوم النصر.

بعد الحرب العالمية الثانية ، حصل على الدكتوراه في الفيزياء من جامعة شيكاغو. درس تحت إشراف إنريكو فيرمي ، الفيزيائي الذي ابتكر أول تفاعل نووي متسلسل في العالم ، وإدوارد تيلر ، ما يسمى بـ “أب القنبلة الهيدروجينية”. كان مشرف الدكتوراه الخاص به هو كلارنس زينر ، الذي اشتهر بصمامه الثنائي الذي سمح للتيار بالتدفق العكسي.

بعد أن حصل Goodenough على درجة الدكتوراه. في عام 1952 في فيزياء الجوامد ، التحق بمختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في ليكسينغتون ، ماساتشوستس ، كباحث. كان جزءًا من فريق هناك طور أول ذاكرة مغناطيسية للوصول العشوائي في العالم. بدأت قدرته على تجاوز التخصصات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

قال خلال مقابلة في عام 2016: “في مختبر لينكولن ، من أجل حل المشكلات ، كان علينا الجمع بين الفيزياء والكيمياء والهندسة”.

طور Goodenough بطارية الليثيوم أيون أثناء عمله كرئيس معين لمختبر الكيمياء غير العضوية في أكسفورد.جامعة تكساس في أوستن

في عام 1976 انتقل إلى إنجلترا للعمل في أكسفورد ، حيث تم تعيينه رئيسًا لمختبر الكيمياء غير العضوية بها ، على الرغم من قلة الدورات الدراسية الرسمية في الكيمياء. كان هناك أن وضع Goodenough بصمته أثناء عمله على بطارية ليثيوم قابلة لإعادة الشحن مع Koichi Mizushima ، باحث ما بعد الدكتوراه.

طور الباحث في Exxon Whittingham بطارية ليثيوم تيتانيوم ثاني كبريتيد في السبعينيات. قررت Goodenough استبدال ثاني كبريتيد التيتانيوم بأكسيد الكوبالت الليثيوم. لقد أعطى البطارية دفعة جهد كبيرة: من 2.4 إلى 4 فولت. جعل الجهد العالي من المستحيل تقريبًا تجاهل الكيمياء الجديدة للبطارية.

حصل Goodenough على براءة اختراع بطاريته في عام 1980 ، ووقع على مطالبته المالية بها من أجل تمويل براءة الاختراع.

أنتجت سوني أول بطارية ليثيوم أيون تجارية في عام 1991 باستخدام كاثود أكسيد الكوبالت من Goodenough’s و Mizushima. قامت الشركة في الأصل بتشغيل البطارية في كاميرا Handycam الخاصة بها ، وسرعان ما شقت تقنية أيونات الليثيوم طريقها إلى مليارات الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

بينما كان لا يزال في أكسفورد في عام 1981 ، عمل Goodenough مع Michael M. Thackeray على بطارية ليثيوم منغنيز أكسيد. كانت بطارية LMO أقل تكلفة وأكثر أمانًا في الاستخدام من أكسيد الكوبالت الليثيوم ، وأصبحت الدعامة الأساسية في الأدوات والأجهزة الطبية. في عام 2010 ، استخدمتها نيسان في سيارتها الكهربائية Leaf.

عاد Goodenough إلى الولايات المتحدة في عام 1986 والتحق بجامعة تكساس في أوستن كأستاذ للهندسة الميكانيكية. عمل في كيمياء أخرى للليثيوم أيون هناك في عام 1995: فوسفات حديد الليثيوم.

في البداية ، لم يكن لديه ثقة كبيرة في الكيمياء ، معتقدًا أنها كانت منخفضة جدًا في الطاقة. لكن عالم البطاريات الفرنسي ميشيل أرماند دعا Goodenough وعرض التعاون في ذلك. ابتكر الثنائي بطارية ليثيوم أيون بجهد أقل ولكن أيضًا بتكلفة أقل وأمان أكبر.

بعد خمسة وعشرين عامًا ، تكتسب البطارية زخمًا في صناعة السيارات كوسيلة لخفض تكلفة السيارات الكهربائية. يتم استخدامه اليوم من قبل الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية الصينية بما في ذلك BYD ، وكذلك من قبل Ford و General Motors و Tesla.

جيد بما فيه الكفاية [left] تقاسمت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 مع أكيرا يوشينو [middle] و إم ستانلي ويتينغهام. طور يوشينو كيمياء الأنود التي تم استخدامها في أول بطارية ليثيوم أيون من سوني ، وابتكر ويتنجهام مفهوم الليثيوم أيون.الكسندر محمود / نوبل ميديا

جائزة نوبل وأوسمة أخرى

خلال مسيرته التي استمرت 70 عامًا ، فاز Goodenough بالعديد من الجوائز. بالإضافة إلى جائزة نوبل ، حصل على الميدالية الوطنية الأمريكية للعلوم لعام 2011 من الرئيس باراك أوباما.

ومن بين الجوائز الأخرى التي حصل عليها Goodenough ميدالية كوبلي من الجمعية الملكية لعام 2019 ، وجائزة تشارلز ستارك درابر لعام 2014 من الأكاديمية الوطنية للهندسة ، وجائزة اليابان لعام 2001 ، وميدالية بنجامين فرانكلين لعام 2018 ، وجائزة إنريكو فيرمي لعام 2009.

كان عضوًا في الأكاديمية الوطنية للهندسة ، والأكاديمية الوطنية للعلوم ، والأكاديمية الفرنسية للعلوم ، والأكاديمية الوطنية للعلوم في الهند.