独家 | 磷酸铁锂风云（二）：锂电之父古迪纳夫和麻省理工教授的专利之争
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导语
“康桥电池能源CamCellLab”公众号 继续向读者揭秘磷酸铁锂的故事
在1996年， 古迪纳夫申请了美国专利保护， 专利号是“US5910382A”。第二年，又和另一名锂电池产业的著名学者米歇尔·阿尔芒（Michel Armand，下文简称阿教授），对这一专利进行了部分继续申请，专利号是“US6514640B1”。在摘要中是这样描述的“本发明涉及用作碱离子二次（可充电）电池，特别是锂离子电池中的电极的材料。
本发明提供具有有序橄榄石、改性橄榄石或菱形NASICON结构和聚阴离子(PO4)3-作为至少一种成分的过渡金属化合物，用作碱离子可充电电池的电极材料。”。对比“US5910382A”专利，“US6514640B1”增加了“改性橄榄石”的材料结构。
阿教授发现了通过在磷酸铁锂材料进行碳涂覆， 来增加这种材料的导电性。正是由于古迪纳夫和阿教授等人的发现，使得磷酸铁锂材料真正具有和钴酸锂一决高下的能力。
此时，麻省理工大学的我国台湾人蒋业明教授的团队开始研究“自组装”电池，这是一个遥远的概念，它的含义正是如此。蒋说“我们试图在 [不同的材料] 中设计必要的吸引力和排斥力，以形成一个系统，其中阴极和阳极粒子自行组装。”
为此，他们正在研究橄榄石结构的材料，磷酸铁锂是这种材料之一，其特性使其成为该实验的理想候选者。蒋和他的团队在“掺杂”各种橄榄石，试图使它们成为更好的电子导体。
掺杂——向材料中添加微小的、有针对性的杂质，以调整其电子结构，从而改变其行为——是材料科学家使自然屈服于他们的意愿的一种方式。蒋的学生郑盛允（Sung-Yoon Chung）将这种技术应用于磷酸铁锂，将铌或锆原子嵌入晶格中的正确位置时，它似乎导致材料导电能力的惊人增加。这就像把盐变成金属。蒋说，这些都是“非常令人惊讶的结果”。
2002 年 10 月，蒋的团队发表了一篇论文，提出掺杂磷酸铁锂是混合动力和电动汽车的下一个巨大希望。该论文认为，他们在原子尺度上对其进行了改进，这是一个突破，“可能允许开发具有最高功率密度的锂电池。”
和古迪纳夫一同发现锰酸锂的萨克雷教授写了一篇随附的社论， 强调了蒋的实验的潜在意义。这对“新一代锂离子电池”具有“激动人心的影响”。萨克雷承认该研究的“一个略有争议的方面”：“橄榄石粉末是由含碳的前驱体合成的……
当然，碳可以对电子导电性做出重大贡献，而不是由于掺杂的少量金属原子。将少量金属原子添加到磷酸铁锂中可以将其转变为良好的电子导体的想法在锂离子研究界引起了相当大的怀疑。对许多人来说，似乎不可能通过对其化学成分进行如此小的调整来对这种材料进行如此大的转变。
一场争论开始了 。先是阿教授，他认为蒋的方法不可能奏效。阿教授认为蒋在准备材料的过程中，他不知不觉地在颗粒上涂上了碳。蒋的团队争辩说，阿教授提出的每一个反对意见都在原始论文中得到了解决。
他们已经考虑并隔离了外来碳的影响。另一位享有盛名的化学家加拿大的琳达·纳扎尔 (Linda Nazar)通过透射电子显微镜，对磷酸铁锂材料进行研究，也认为蒋的说法是错误的。她说“对高导电磷酸盐的描述挑战了传统智慧”。她认为电子电导率的显着增加是由于一层高导电性磷化铁涂层。
蒋对此也有回应：“大约在同一时间，我们还在电化学和固态快报上发表了一篇论文，表明我们测量的材料含有离散的富金属磷化物颗粒，而不是必需的连续富金属磷化物颗粒。以形成导电路径。”蒋辩称，纳扎尔的实验中出现了连续的流，因为她在实验中使用了不同的气体，这创造了一个允许它们形成的环境。
双方在科学期刊的争论持续到2010年， 以一场没有最终科学定论的形式结束。正如牛津大学的彼得布鲁斯（Peter Bruce）教授所说，“目前仍悬而未决，回答你的问题的困难在于，它今天仍然是一个有争议的问题。事实上，什么是磷酸铁锂的限制因素?有些人认为是电子的，有些人认为是离子电导率，关于这种材料还有很多不了解的地方。”
专利争执
2001年，蒋教授创办了A123系统（A123 Systems）公司，并在随后将磷酸铁锂的研究分拆到其中。在 2003 年末，该公司获得了第一个重大突破——向 Black & Decker 供应电动工具电池。
至2015年，这家公司已经隐身经营四年了，它悄悄筹集资金，寻找客户。那段时间，A123已经从高通、摩托罗拉、红杉资本等投资者那里筹集了超过3000万美元的风险投资。同年11月，A123召开发布会，谈论它的未来计划。
古迪纳夫对此的反应是向A123系统公司发出警告，信函指控他们违反加拿大魁北克水电公司（Hydro-Québec）对美国专利 5,910,382 和 6,514,640 的独家许可，德克萨斯大学持有这些专利，涉及磷酸铁锂技术。这封信提醒了 A123：如果他们不立即停止生产磷酸铁锂电池，他们可能会面临诉讼。
A123系统没有坐以待毙，率先反击，在2006年4月7日，提起诉讼，寻求对上述两项专利的非侵权和无效声明。古迪纳夫方面在2006年9月11日，对A123系统提出诉讼。
到 2007 年 1 月， 美国专利商标局 (PTO) 同意重新审查这两项专利， 将双方诉讼搁置，直到该程序完成。没有申请禁令，所以A123系统可以自由地继续制造电池。美国专利商标局最终驳回了两项专利的所有原始权利要求。作为回应，德克萨斯大学随后缩小了其主张的范围。最后，到 2009 年 5 月，美国专利商标局接受了修改后的专利。然后诉讼可以自由推进。
A123系统在诉讼进行期间，获得了英国BAE系统，美国国先进电池联盟（US Advanced Battery Consortium，USABC）等的投资，并在2009年上市，上市的第一天，股价得到热捧，上升50%。A123系统获得了接近6亿美金的筹资，是当年最大的IPO。而古迪纳夫教授没有得到任何。
2011年7 月，加拿大魁北克水电公司、南方化学公司（Süd-Chemie）、蒙特利尔大学（Université de Montréal） 和 Centre 法国科学研究国家中心（National de la Recherche Scientifique， CNRS）在瑞士成立了一个名为 LiFePO4+C Licensing AG 的许可实体，以促进磷酸金属锂技术的全球营销和许可 ，包括上述的纠纷涉及的磷酸锂金属专利。
同年10月，A123系统和古迪纳夫方面达成和解，没有透露财务条款。A123系统从LiFePO4+C Licensing AG中获得开发锂金属磷酸盐技术的许可，而专利联盟也获得了A123系统的一些专利的授权。
一场专利战在2011年10月底结束，表面看，A123系统得到很多利益，并上市成功。而材料的实际发现者古迪纳夫没有得到什么。古迪纳夫还表态：“A123系统的营销工作做得非常好。他们是优秀的营销人员”。
这位精神力强大的科学家知道：“只有最自信的人才会以自嘲的方式来表明态度”。他说道：“我们以诉讼告终。我学会了律师的工作方式。”随后，他发出了长达十秒的史诗般的笑声！
A123系统和古迪纳夫专利战之后的情况
从2011年10月底专利战结束，A123系统仿佛陷入了魔咒。11月，它的密歇根州两家工厂裁员。2012年3月，由于提供了有缺陷的电池导致汽车制造商 Fisker 召回。2012年10月，宣告破产。
古迪纳夫教授则荣誉如雪花般飞到身边。获得：
2011年美国国家科学奖章
2014年被获得被认为是“工程学界的诺贝尔奖”的德雷珀奖
2017年获得韦尔奇化学奖
2019年获得英国皇家学会科普利奖章
同年，获得诺贝尔化学奖。也是年龄最大的诺贝尔奖获得者。
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