Él era, dijo en una memoria, «Testigo de la gracia» (2008), el hijo no deseado de un profesor de religión agnóstico en la Universidad de Yale y una madre con la que nunca se unió. Sin amigos a excepción de tres hermanos, un perro de la familia y una criada, creció solo y disléxico en un hogar emocionalmente distante. Fue enviado a un internado privado a los 12 años y rara vez supo de sus padres.
Con paciencia, orientación e intensas luchas por mejorar, superó sus dificultades de lectura. Estudió latín y griego en Groton y dominó matemáticas en Yale, meteorología en la Fuerza Aérea durante la Segunda Guerra Mundial, y física con Clarence Zener, Edward Teller y Enrico Fermi en la Universidad de Chicago, donde se doctoró en 1952.
En el Laboratorio Lincoln del MIT en las décadas de 1950 y 1960, fue miembro de equipos que ayudaron a sentar las bases para la memoria de acceso aleatorio (RAM) en computadoras y desarrollaron planes para el primer sistema de defensa aérea de la nación. En 1976, cuando terminaron los fondos federales para su trabajo en el MIT, se mudó a Oxford para enseñar y dirigir un laboratorio de química, donde comenzó a investigar sobre baterías.
Esencialmente, una batería es un dispositivo que mueve átomos cargados eléctricamente, llamados iones, de un lado a otro, creando una corriente eléctrica que alimenta todo lo que está conectado a la batería. Los dos lados, llamados electrodos, contienen cargas: una negativa llamada ánodo y una positiva llamada cátodo. El medio entre ellos, a través del cual viajan los iones, es un electrolito.
Cuando una batería libera energía, los iones cargados positivamente se trasladan del ánodo al cátodo, creando una corriente. Se enchufa una batería recargable en un tomacorriente para obtener electricidad, lo que obliga a los iones a regresar al ánodo, donde se almacenan hasta que se vuelvan a necesitar. Los materiales utilizados para el ánodo, el cátodo y el electrolito determinan la cantidad y la velocidad de los iones y, por lo tanto, la potencia de la batería.