Mathieu
Le 25 juin, John B. Goodenough, lauréat du prix Nobel et l’un des inventeurs de la batterie lithium-ion, est décédé à l’âge de 100 ans. Goodenough, professeur de génie électrique et informatique à l’Université du Texas à Austin, a écrit plus de 800 articles techniques au cours de sa carrière. Lui et ses collègues ont récemment obtenu un brevet américain, peu de temps avant son 100e anniversaire.
Mathématicien et physicien de formation, Goodenough a fait une carrière de 70 ans dans le domaine de la physique et de la chimie. Il est surtout connu pour avoir développé la cathode à base d’oxyde de cobalt de lithium en 1980, qui est devenue la base de la première batterie lithium-ion commerciale de Sony en 1991. Pour cela, il a remporté le prix Nobel de chimie en 2019, qu’il a partagé avec M. Stanley Whittingham, inventeur du concept de la batterie lithium-ion, et Akira Yoshino, qui a développé la chimie de l’anode utilisée dans la première batterie lithium-ion de Sony.
Goodenough a également reçu la médaille 2012 de l’IEEE pour les technologies environnementales et de sécurité, en reconnaissance de ses découvertes qui ont ouvert la voie au développement de la technologie de la batterie lithium-ion rechargeable. À partir des années 1990, sa cathode à base d’oxyde de cobalt de lithium a été utilisée dans de nombreux produits électroniques, notamment les caméscopes, les ordinateurs portables et les téléphones portables. Plus tard, elle est devenue la chimie de choix pour les premières voitures électriques, notamment la Tesla Roadster de 2008.
Au sein de la communauté des batteries, Goodenough est connu pour bien plus que l’oxyde de cobalt de lithium. Il a contribué au développement de trois des cinq types de chimie les plus couramment utilisés dans les batteries lithium-ion. Sa première contribution a été l’oxyde de cobalt de lithium. Sa deuxième, l’oxyde de manganèse de lithium, est utilisée dans les outils électriques, les dispositifs médicaux et certains véhicules électriques. Sa troisième contribution, le phosphate de fer de lithium, est aujourd’hui l’une des chimies de batterie les plus populaires dans l’industrie automobile.
Né à Jena, en Allemagne, Goodenough a grandi à Woodbridge, dans le Connecticut, à environ 13 kilomètres de Yale, où son père était professeur de religion. Dyslexique, il a eu du mal à lire, ce qui a failli le faire redoubler en sixième année. Malgré cela, il a réussi à apprendre à lire par lui-même et est devenu un élève performant au lycée. Même après son admission à Yale, il évitait les cours avec de longues listes de lecture, craignant de ne pas pouvoir suivre. Après avoir obtenu son diplôme en mathématiques en 1943, Goodenough a rejoint l’armée américaine, où il a travaillé comme météorologiste et a participé à la prédiction de la météo pour l’invasion du jour J des Alliés.
Après la Seconde Guerre mondiale, il a poursuivi un doctorat en physique à l’Université de Chicago. Il a étudié sous la direction d’Enrico Fermi, le physicien qui a créé la première réaction nucléaire en chaîne au monde, et d’Edward Teller, surnommé le “père de la bombe à hydrogène”. Son superviseur de thèse était Clarence Zener, dont la diode permettait le passage du courant en sens inverse.
Après avoir obtenu un doctorat en physique de l’état solide en 1952, Goodenough a rejoint le laboratoire Lincoln du MIT en tant que chercheur. Il faisait partie de l’équipe qui y a développé la première mémoire magnétique à accès aléatoire au monde. Sa capacité à traverser les disciplines a commencé au MIT.
“À Lincoln Lab, nous devions réunir la physique, la chimie et l’ingénierie pour résoudre des problèmes”, a-t-il déclaré lors d’une interview en 2016.
Goodenough a développé la batterie lithium-ion tout en dirigeant le laboratoire de chimie inorganique de l’Université d’Oxford. En 1976, il déménage en Angleterre pour travailler à Oxford, où il est nommé responsable de son laboratoire de chimie inorganique, malgré une formation en chimie peu formelle. C’est là que Goodenough a fait sa marque en travaillant sur une batterie lithium rechargeable avec Koichi Mizushima, un chercheur postdoctoral. Stanley Whittingham, chercheur chez Exxon, avait développé une batterie au disulfure de titane-lithium dans les années 1970 ; Goodenough a décidé de remplacer le disulfure de titane par de l’oxyde de cobalt de lithium. Cela a permis à la batterie d’obtenir une tension significativement plus élevée : de 2,4 à 4 volts. La tension supérieure a rendu presque impossible d’ignorer sa nouvelle chimie de batterie.
Goodenough a breveté sa batterie en 1980, renonçant à ses droits financiers pour financer le brevet. Sony a produit sa première batterie lithium-ion commerciale en 1991 en utilisant la cathode à l’oxyde de cobalt de lithium de Goodenough et Mizushima. Initialement utilisée dans le Handycam de la société, la technologie lithium-ion a rapidement été adoptée par des milliards de téléphones portables et d’ordinateurs portables.
Pendant son séjour à Oxford en 1981, Goodenough a travaillé avec Michael M. Thackeray sur une batterie au manganèse-lithium. Cette batterie LMO était moins chère et plus sûre que l’oxyde de cobalt de lithium, et elle est devenue un pilier dans les outils et les dispositifs médicaux. En 2010, Nissan l’a utilisée dans sa voiture électrique Leaf.
Goodenough est retourné aux États-Unis en 1986 et a rejoint l’Université du Texas à Austin en tant que professeur de génie mécanique. Il y a travaillé sur une autre chimie de la batterie lithium-ion en 1995 : le phosphate de fer de lithium. Au début, il avait peu confiance en cette chimie, pensant qu’elle avait une énergie trop faible. Mais le scientifique français Michel Armand a appelé Goodenough et lui a proposé de collaborer sur ce projet. Le duo a créé une batterie lithium-ion avec une tension plus faible, mais également un coût plus bas et une sécurité accrue.
Vingt-cinq ans plus tard, la batterie gagne du terrain dans l’industrie automobile comme moyen de réduire le coût des voitures électriques. Aujourd’hui, elle est utilisée par des fabricants chinois de véhicules électriques tels que BYD, ainsi que par Ford, General Motors et Tesla. Goodenough a partagé le prix Nobel de chimie 2019 avec Akira Yoshino et M. Stanley Whittingham. Yoshino a développé la chimie de l’anode utilisée dans la première batterie lithium-ion de Sony, tandis que Whittingham a créé le concept de la batterie lithium-ion.
Au cours de sa carrière de 70 ans, Goodenough a reçu de nombreux prix. En plus du prix Nobel, il a reçu la médaille nationale des sciences des États-Unis en 2011 des mains du président Barack Obama. Parmi ses autres distinctions figurent la médaille Copley de la Royal Society en 2019, le prix Charles Stark Draper de l’Académie nationale d’ingénierie en 2014, le prix Japon en 2001, la médaille Benjamin Franklin en 2018 et le prix Enrico Fermi en 2009. Il était membre de l’Académie nationale d’ingénierie, l’Académie nationale des sciences, l’Académie des sciences française et l’Académie nationale des sciences en Inde.
