V roku 2019 sa Dr. John B. Goodenough vo veku 97 rokov stal najstaršou osobou ocenenou Nobelovou cenou. Goodenough získal cenu za chémiu za vynález lítium-iónovej (Li-ion) batérie, ktorý vyplynul z jeho prelomového objavu z roku 1980, vďaka ktorému mohla vtedy experimentálna a nebezpečná chémia lítiových batérií opustiť laboratórium ako bezpečný a univerzálny nový typ batérie. Goodenough sa o cenu podelil s M. Stanley Whittinghamom a Akirom Yoshinom, ktorí nadviazali na Goodenoughovu prácu pri komercializácii technológie lítium-iónových batérií.

Prekonávanie problémov v detstve

John B. Goodenough sa narodil americkým rodičom v Jene v Nemecku 25. júla 1922. Jeho otec študoval v Anglicku a rodina bola v lete v Nemecku, keď sa narodil. S pomocou učiteľa anglickej gramatiky mladý Goodenough prekonal nediagnostikovanú dyslexiu a nakoniec sa v priebehu niekoľkých rokov dostal na špičku v triede.

Goodenough nastúpil na Yale v roku 1940 bez jasného cieľa alebo kariérnych ambícií. Študoval dostatok vedeckých predmetov, aby mal otvorenú možnosť študovať medicínu.  Matematika, fyzika a prírodné vedy sa mu páčili, pretože tieto oblasti sa vtedy zdali populárne a poskytovali by dobrý základ pre postgraduálne štúdium.

Keď boli Spojené štáty vtiahnuté do druhej svetovej vojny, pocítil veľké povolanie slúžiť vlasti, hoci, ako sám opísal, „nemal žalúdok na to, aby sa vo vojne hral na hrdinu“. Goodenough sa nechal presvedčiť svojím profesorom matematiky Egbertom Milesom, aby sa prihlásil na meteorológiu do leteckého jadra americkej armády s odloženým nástupom. Pokračoval v štúdiu a v roku 1943 bol povolaný do aktívnej služby, pričom mu na ukončenie štúdia chýbal ešte jeden kurz. Yaleova univerzita mu udelila zápočet za kurz meteorológie americkej armády a on ho ukončil s vyznamenaním a titulom bakalár umenia v odbore matematika.

Po vojne nastúpil na postgraduálne štúdium ešte ako armádny dôstojník. Napriek tomu, že mu povedali, že je príliš starý na to, aby sa stal fyzikom a urobil nejaké významné objavy, vybral si fyziku ako oblasť svojho postgraduálneho štúdia.

Priekopnícka práca v oblasti pamätí, obnoviteľných zdrojov energie a magnetizmu

Po službe v americkom vojenskom letectve sa Goodenough vydal na celoživotnú akademickú dráhu. Jeho postdoktorandská práca ho priviedla do Lincolnových laboratórií MIT, kde bol poverený projektom vývoja pamäte s náhodným prístupom (RAM), ktorá sa z konceptu stala použiteľnou technológiou. Práca tímu viedla k vývoju magnetického jadra RAM.

Dr. Goodenough so študentmi na Texaskej univerzite.

Jeho neskoršia práca v oblasti fyziky materiálov prispela k objavu vysokoteplotných supravodičov, rastu kryštálov kremíka (čo pomohlo pri ranom vývoji polovodičov) a obnoviteľných zdrojov energie vrátane chémie fotovoltaických článkov. Goodenough tiež vykonal priekopnícku prácu v oblasti modernej teórie magnetizmu, ktorá viedla k vytvoreniu Goodenoughových-Kanamoriho pravidiel. Tieto pravidlá sú dôležité pre moderný výskum magnetizmu a majú praktické využitie v telekomunikáciách.

Goodenough dosiahol prielom v oblasti lítium-iónových batérií

Po pôsobení v Lincolnových laboratóriách MIT sa Goodenough presťahoval na Oxfordskú univerzitu, kde začal svoj výskum, ktorý viedol k prelomovému objavu v oblasti lítium-iónov. Začal štvorročný výskumný projekt, v rámci ktorého vytvoril katódu z vrstiev lítia a oxidu kobaltu. Štruktúra obsahovala vrecká pre ióny lítia, čo viedlo k stabilnej konštrukcii batérie s vyšším napätím, než bolo predtým možné. Ukázalo sa, že lítium-iónové batérie vytvorené s Goodenoughovou katódou poskytujú dva- až trikrát viac energie ako akékoľvek iné batériové riešenie, ktoré bolo v tom čase k dispozícii.

Goodenoughova technológia však nebola využitá okamžite. Oxford odmietol patentovať tento objav a Goodenough postúpil práva britskej organizácii pre výskum atómovej energie. Goodenoughov spoludržiteľ Nobelovej ceny, Dr. Yoshino, vykonal koncom 80. rokov ďalšie zlepšenia, ktoré viedli k prvej komerčnej lítium-iónovej batérii v roku 1991.

Dr. Goodenough opustil Oxford a posledných 37 rokov svojej kariéry dokončil na Texaskej univerzite. Vo veku 98 rokov stále hľadal ďalší prelom v technológii batérií. 25. júna 2023, mesiac pred svojimi 101. narodeninami, zomrel.

Význam lítium-iónovej batérie v súčasnosti

Veľká časť moderného mobilného sveta závisí od skromného batériového článku, od náhlavných súprav Bluetooth až po automobily. Batérie pre tieto zariadenia musia mať vysokú hustotu energie a musia sa rýchlo a bezpečne nabíjať a vybíjať - a to všetko počas mnohých rokov a cyklov.

Dr. John B. Goodenough pri preberaní Nobelovej ceny za chémiu od švédskeho kráľa Carla Gustafa.

V 80. rokoch 20. storočia boli bežnými technológiami nabíjateľných batérií olovená kyselina pre veľké kapacity a nikel-kadmium pre prenosné zariadenia. Obe tieto batérie síce postačovali vtedajším potrebám, ale pre modernú mobilnú elektroniku a batérie do elektromobilov boli žalostne nedostatočné. Li-ion akumulátor sa začal bežne komerčne používať v 90. rokoch 20. storočia, práve keď sa začal rozvíjať trh s prenosnými zariadeniami. Odvtedy sa priemysel lítium-iónových batérií a mobilných zariadení rozvíjal ohromujúcou rýchlosťou.

Trieda lítium-iónových batérií sa označuje za jeden z najväčších vynálezov v histórii ľudstva - a základné princípy tejto technológie možno vysledovať až k objavom a vynálezom Dr. Johna B. Goodenougha.

---

---

---