約翰·班尼斯特·古迪納夫

約翰·班尼斯特·古迪納夫（英語：John Bannister Goodenough，1922年7月25日－），美國固態物理學家，是二次電池產業的重要學者，是「鋰電池之父」。他目前是美國德州大學奧斯汀分校（University of Texas at Austin）機械工程和材料科學系的教授。

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約翰·班尼斯特·古迪納夫
圖片來源：約翰·班尼斯特·古迪納夫
出生	(1922-07-25) 1922年7月25日 德國耶拿
國籍	美國
母校	耶魯大學、芝加哥大學
機構	麻省理工學院、牛津大學、德克薩斯州大學奧斯汀分校
知名於	鋰離子充電電池、古迪納夫-金森法則
研究領域	物理學
獎項	日本國際獎 (2001) 恩里科·費米獎 (2009) 美國國家科學獎章 (2011) 查爾斯·斯塔克·德雷珀獎 (2014) 科普利獎章 (2019) 諾貝爾化學獎 (2019)

• 他有個特別的姓 Goodenough，大家就稱呼他為 "Good enough"「足夠好」先生！

• 他是「鋰電池之父」，為現代鋰離子電池做出了先驅性和領先性的貢獻

• 他獲2019年諾獎時，已高齡97歲了，刷新阿瑟·亞希金（96歲）的紀錄

• 他的一生充滿著傳奇！

目錄

傳奇的一生

上班用電腦，下班玩手機，出門開電車，拍照用相機，這些幾乎是現代人的生活方式。不過，這些工具有一個共同特點，都需要使用鋰離子電池（簡稱鋰電池）來驅動。這是「鋰電池之父」— 約翰·班尼斯特·古迪納夫 的研究發現，才讓鋰離子充電電池可以在今天大放異彩，讓很多工具做到小型，甚至微型，同時也讓汽車的電動化成為可能。這位發明者的一生卻充滿著傳奇。

古迪納夫以97歲高齡獲2019年諾貝爾化學獎，打破了2018年諾貝爾物理學獎得主阿瑟·阿什金保持的96歲高齡記錄，成了諾貝爾獎史上最年長的獲獎者。而且其傳奇的人生和職業生涯也令人嘆為觀止！與其他兩位化學科班出身的科學家不一樣，古迪納夫一開始並不是從事化學相關領域的工作。

沒有溫暖的童年

古迪納夫 1922 年出生於德國，童年是在耶魯大學所在地、美國康乃狄克州的紐哈芬度過的。他的父親埃爾溫，是耶魯大學宗教史的一名教授，薪資不菲，家庭條件相對富足。按理來說，古迪納夫的童年應該充滿了快樂與溫暖，然而，古迪納夫的父母關係極其不好，他曾經形容其父母的關係是「一場災難」，家庭的矛盾使他經常處於冷暴力的夾縫中。

古迪納夫和母親的關係，幾乎是「未覺親緣」—— 也就是説，他母親根本不想要古迪納夫這個孩子，他是在他父親的執意下留下來而長大成人的。

圖片來源：（示意圖，非古迪納夫本人）

當古迪納夫十二歲時，就被送到麻薩諸塞州私立寄宿學校讀書，自此他就很難聽到父母的音訊。他在後來的自傳中曾提到對自己人生產生影響的人，其中包括兄弟姐妹，一位家庭傭人，很久以前的鄰居，甚至還有一隻叫做麥克的狗。但他並沒有提到他的父母，甚至連他們的名字都沒有被提及，很顯然，古迪納夫對自己的父母非常失望。

童年的古迪納夫過得並不快樂，陪伴他最多的就是「麥克」。

患上閱讀障礙症

糟糕的家庭氛圍譲古迪納夫越來越封閉，更沒想到的是，當他上學以後，由於不適應陌生的環境，他竟患上了閱讀障礙症。

但他並沒有接受好的治療，這導致他無法在學校裡好好地讀書、聽課、抑或是在教堂裡成長（註：古迪納夫是一名虔誠的基督徒），在老師和同學們的眼中，他是一個不折不扣的差生，經常受到同學的戲弄和嘲笑。因為無法正常閱讀而被迫中斷學業後，古迪納夫無法通過正常的途徑獲取知識。

在那些日子裡，好在當時他們居住在郊區的鄉村，對古迪納夫而言，代替課本生活的是叢林裡的探險與對動植物的觀察 -- 那裡美妙的自然環境讓他得以放鬆心情，他很快沉迷在山水草木、花鳥魚蟲的大自然中，他甚至夢想自己能成為一名優秀的探險家。

後來，他一點一點克服了各種困難，突破來閱讀上的障礙，進入了他父親任教的耶魯大學。

進耶魯大學，逃離家庭

圖片來源：1930年代的耶魯校園

然而，就在古迪納夫準備申請耶魯大學的前夕，他的父母離婚了，而且他的父親很快便和他父親的研究助理成婚。這讓古迪納夫感到十分氣惱。

所以，當他考上耶魯大學後，帶著他父親給他的35美元，遠遠的逃離了家庭，從此走上了獨立求學之路。

由於斷了和家庭之間的經濟往來，古迪納夫的求學生活過得很艱難，雖然有獎學金支撐，但遠遠不能滿足耶魯大學一年的900美元學費。為了維持生計，他只好去給有錢人家的孩子當家教，以此掙些生活費來養活自己。

在耶魯大學，古迪納夫先是學習古典文學，隨後又攻讀哲學，為了湊學分，他還多選修了兩門化學課。後來一位數學教授認為他頗具天賦適合學數學，就把他從文科生勸成了學數學的理科生，於是他聽從此教授的建議轉修數學。最終，古迪納夫以優異的成績取得數學學士學位，從耶魯大學畢業。

參加美國空軍

圖片來源：服役期間的古迪納夫

畢業後，由於古迪納夫想法總是飄忽不定，使得他始終找不到合適的工作。此時二戰爆發，古迪納夫便參加了美國空軍，解決了找工作的糾結。 隨後被派到太平洋一個海島上收集氣象數據。

之前求職的經歷讓他發覺自己的問題所在，於是他開始考慮選擇一個方向，持之以恆地堅持下去。他在服役期間曾經讀到了《科學與現代世界》（《Science and the Modern World》，Whitehead的著作），這激發了他對物理的濃厚興趣，於是他下定決心，退役後要選讀物理。

進芝大念物理，卻被數落

1948年，當時服役的他收到一份調任的電報，這是由美國政府出資，選派21名軍人深造的計劃。當然，參加二戰這麼多大學生，可以作為二十一分之一的幸運兒自然離不開貴人相助，他的入選，是因為耶魯大學的一位教授的推薦。這也讓古迪納夫有了一個改變命運的機會，古迪納夫在自傳中曾寫道：「我永遠欠這位教授一個人情。」

於是，從海軍退役後，古迪納夫選擇來到芝加哥大學念物理。此時，他念的是研究生課程，可是他之前念大學時並沒有系統地學習物理學課程，所以他要從初級本科階段開始學起。

在註冊芝加哥大學研究生時，古迪納夫已經是24歲了。一位教授對他說了這麼一句話：「我實在是不明白你們這幫退伍軍人。你們難道不懂得，任何一位建功立業的偉大物理學家，在你這個年紀已經完全做到了他該做的一切了？」

這話說得沒錯，愛因斯坦26歲時提出相對論，波爾28歲時提出玻爾模型，愛迪生32歲時點亮了白熾燈，居里夫人36歲時已經拿到了諾貝爾獎。這位教授說的沒錯，1952年，古迪納夫博士畢業的時候已經 30 歲了。

圖片來源：古迪納夫剛進芝大時被數落

當時「原子能之父」恩里科·費米在芝加哥大學物理系任教，給古迪納夫這群新生，安排了一場大考，要連續考四天。本科階段沒有系統學習物理學的古迪納夫第一次沒考過，考研失敗。後來又經歷了一場四天的考試他才過關，如願讀上了物理系，和楊振寧做了同學。

從大學時選修古典文學、哲學，為了湊學分而修了兩門化學，到専修數學，最後在念博士時專攻物理，一路走來，古迪納夫的興趣一直在變。念博士期間，他的研究方向是固態物理，7年後，他也順利獲得了物理學博士學位。

以下就來介紹古迪納夫的主要成就。

主要成就

雖然年少時有閱讀障礙，然後從文科跨行到㪤學、物理，古迪納夫在科學上的天賦，超乎許多人的想像。在博士期間，他的博士導師，也就是物理學泰斗齊納，給他打下的堅實的基礎，他好運的人生，就從博士畢業開始。

然而，他再次從物理跨行到化學，開始研究電池的時後，他已經是54歲了。

20年的麻省理工學院時光 -- 開發首批 RAM

圖片來源：（左）1950年代笨拙的真空管計算機
圖片來源：（右）當今小巧的 RAM IC板

雖然年少時有閱讀障礙，不過古迪納夫在科學上的天賦，卻超乎許多人的想像。在博士期間，他的博士導師，也就是物理學泰斗齊納，給他打下的堅實的基礎，他好運的人生，就從博士畢業開始。

1952年，古迪納夫拿到博士學位後，他前往麻省理工學院的林肯實驗室工作，主要負責固體磁性的相關研究，並發現了材料中磁體交換的規律。他在那裡從事了近 20 年磁性存儲器的研究工作。

1950年代，電腦還是一個由上萬個長得像燈泡一樣的真空管組成的龐然大物，信息存儲成本昂貴、效率低下。古迪納夫和他的團隊研究出了一種用磁體來存儲信息的新思路，這種新技術速度更快、價格更低、可靠性還更高。取得研究突破之後，古迪納夫發表了一系列文章，介紹自己在該領域的理論研究。這些理論後來變成了 「古迪納夫-金森法則（Goodenough-Kanamori Rules）」，並為日後隨機存取存儲器（RAM）的誕生奠定了相當重要的基礎。

離開美國，去牛津大學，進入全新領域

1970年代初，古迪納夫（約50歲左右）算是一名小有成就的科學家了。不過他的人生又來了一次的轉折點。

1972 年石油危機之後，全世界的目光開始聚焦到能源領域相關的研究，美國國內的研究經費也開始轉向國防領域，於是古迪納夫動了離開麻省理工學院林肯實驗室的念頭，遠走他國。

一直想為發展中國家做點什麼的他，本來想去當時還是美國盟友的伊朗德黑蘭。但他的妻子覺得那裡怪怪的，力勸他去英國牛津大學。後來，他妻子的「第六感」應驗了 -- 伊朗爆發了伊斯蘭革命，跟美國水火不溶到今天。

"牛津大學" 是讓古迪納夫進入了全新領域的地方 —— 鋰離子電池 ... 那時他已經54歲了，真是一位勇敢敢轉行、不怕死的勇者。

對電池突破性的發展，卻沒賺到錢

圖片來源：古迪納夫所發明的可反覆充放電的鋰離子電池 -- 充電時，鋰離子從正極出來，經過電解液傳輸至負極，電子由負極經外電路轉移至正極；放電時，鋰離子和電子的運動方向則與充電時相反。

1976 年，古迪納夫搬去牛津的同一年，斯坦利·惠廷厄姆（2019年諾貝爾化學獎得主之一）發明第一種可充電的鋰離子電池。然而，惠廷厄姆的電池雖然是產業界的一次飛躍，卻有一個嚴重的問題：在過充的時候極易發生爆炸。所以這種技術沒法投入大規模的產業化。

1980 年，古迪納夫就給出了他的答案 —— 鈷酸鋰（LiCoO2）陰極，製作出來的電池有以下優點：結構穩定安全、可靠，而且電壓更高、能量密度更高，能多儲存一倍、甚至兩倍的電能，使得此種鋰離子電池擁有更小的體積、更大的容量和更加穩定的特性，也可以用於給大型設備供電。

不出十年，手機、相機、電腦，無數設備中都安裝了古迪納夫發明的鈷酸鋰鋰離子電池。從那時起，古迪納夫也贏得「鋰電池之父」的名頭。

古迪納夫沒預料到鋰離子電池後來會這麼火。不過，當時牛津大學不認為這是一個值得申請專利的技術，他只好找到另一個實驗室幫忙，勉強拿下了專利，

他突破性的發現，當時西方不敢接的燙手山芋，最後落在了日本索尼（SONY）手裡。所以他並沒因此項發明賺到什麼錢。

被牛津大學強制退休，跳槽回美國

當古迪納夫取得鈷酸鋰這項突破的時候，他已經 58 歲，快到退休年齡了，而這竟是他在鋰離子電池領域突破的開始。

古迪納夫曾被牛津大學要求65歲「強制退休」，但他還不想，因此1986年時，他跳槽回美國德州大學奧斯汀分校繼續他的研究（註：美國沒有強制退休年齡）。

跟電池結緣的經歷

圖片來源：鋰離子電池出現在我們生活中各方面

以下總結古迪納夫發明鋰電池的經歷：

• 1980年（58歳），他發明鈷酸鋰陰極的電池；
• 1982年（60歲），他提出了錳酸鋰陰極的電池；
• 1997年（75歳），他又提出了磷酸鐵鋰陰極的電池。儘管磷酸鐵鋰的電壓低於鈷酸鋰，但成本更低，更重要的是更加穩定，且可以用更大的功率進行充放電。
• 2016年（94歲），他打造出「全固態」鋰電池。

鋰電池的身影已經出現在我們生活中的各方面。小到手機、筆記本電腦，大到電動摩托、電動汽車等，鋰電池都發揮著重要作用。

專利訴訟

磷酸鐵鋰陰極材料的專利是古迪納夫在德州大學時的成果。這一次，他在1996年取得專利，並在1997年1月生效。但是，涉及到兩國（美國/日本）三方（德州大學/MIT/日本 NTT）的智慧財產權大戰，又陷入了一場曠日費時的持久戰，情節錯綜複雜如商業間諜影片，於是，古迪納夫還是沒能賺到錢。

他在接受媒體訪問時說：「他希望一切問題可以在他離開人世前可以妥善解決，而且，他也會把這些損害賠償費用與權利金捐給慈善單位。」

最高齢獲諾貝爾獎

2019年的諾貝爾化學獎頒發給了 John B. Goodenough （約翰·班尼斯特·古迪納夫），M. Stanley Whittingham （斯坦利·惠廷厄姆） 和 Akira Yoshino（吉野彰）三人，表彰他們為鋰離子電池的發展所做出的貢獻。這種可充電式的電池奠定了如手機和筆記型電腦等無線電子產品的基礎。這也使得一個無石化燃料的世界成為可能，因為它可以使得從驅動電動車到儲存能量裝置的各種工具能運用可再生能源。

古迪納夫獲諾獎時，已經高齡97歲了，打破了2018年諾貝爾物理學獎得主阿瑟·亞希金（96歲）的紀錄。

《紐約時報》的專欄作者佩根·甘迺迪（Pagan Kennedy）認為，古迪納夫的故事表明，有些人實際上是隨著年歲漸長而變得更有創造力。「不幸的是，這些大器晚成的天才必須戰勝落在他們身上的巨大的偏見」。

結語

圖片來源：古迪納夫的書桌上放著許多旳論文、報告、方案，等待他閱讀

圖片來源：古迪納夫還在辦公室指導學生，精神似乎不錯的樣子（來源：Nobel Prize）

古迪納夫獲諾獎時已經97歲了，他仍然每天到辦公室工作，大多數時候還是自己開車。早上8點半到9點鐘，他到實驗室轉一圈，然後坐在辦公桌前開始工作。古迪納夫的書桌上一直都放著許許多多旳論文、報告、方案等，他一一仔細閱讀，提出修改建議。

他辦公室的大門始終敞開著，學生和同事們隨時可以進來和他討論。古迪納夫性情開朗，時常發出「哈哈哈」的爽朗笑聲，可以從他9樓的辦公室一直傳到8樓的走廊上。

92 歲的時候，古迪納夫曾說：「我才 92 歲，我的人生長著呢！」他真的是一位「活到老學到老，永不倦怠」的人。

影視

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