Nobel z chemii 2019 trafił do twórców baterii litowo-jonowych. Od ich stworzenia minęło wiele lat
Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała nagrodę Nobla w dziedzinie chemii Johnowi B. Goodenoughowi, Stanleyowi Whittinghamowi i Akirze Yoshino. Nobel z chemii 2019 trafił do twórców baterii litowo-jonowych.
Nobel z chemii 2019
Choć akumulatory jonowo-litowe powstały na przełomie lat 70-tych i 80-tych, nie od razy zyskały popularność i uznanie. Komitet jednak podkreślił podczas konferencji prasowej, jak rewolucyjna była ta technologia.
Trzeba przyznać, że baterie okazały się rewolucyjne. Dziś pozwalają nam się cieszyć swobodą urządzeń przenośnych – od telefonów komórkowych i laptopów po samochody elektryczne i statki kosmiczne. W razie potrzeby wystarczy je po prostu naładować.
Lithium-ion batteries have revolutionised our lives and are used in everything from mobile phones to laptops and electric vehicles. Through their work, this year’s Chemistry Laureates have laid the foundation of a wireless, fossil fuel-free society.#NobelPrize pic.twitter.com/KXVfXlUT4B
— The Nobel Prize (@NobelPrize) 9 października 2019
Baterie litowo-jonowe
Wyzwanie związane ze stworzeniem takiej technologii było dość spore. Lit może łatwo „zrezygnować” z jednego ze swoich elektronów, przez co doskonale nadaje się do przechowywania elektryczności.
Problemem było jednak to, że to niezwykle reaktywny element. Należało go oswoić na tyle, by skutecznie działał w baterii. Wszystkie przeszkody pokonała trójka naukowców za co właśnie do nich trafił Nobel z chemii 2019.
Pomysł Whittinghama
Baterie działają po stronie dodatniej (katoda) i ujemnej (anoda). Whittingham próbował opracować metodę, która mogłaby doprowadzić do stworzenia technologii energii bez paliw kopalnych w latach 70-tych.
Naukowiec odkrył sposób na stworzenie katody dla baterii litowej wykonanej z siarczku tytanu. Bateria miała potencjał, ale anoda została wykonana z metalicznego litu, który jest reaktywny. Okazał się zbyt wybuchowy, by zadziałał.
Wkład Goodenougha i Yoshino
W 1980 roku bateria Whittinghama została poprawiona przez Goodenougha. Tym razem wykorzystano tlenek kobaltu jako materiał do budowy katody. To przy okazji podwoiło napięcie akumulatorów.
Yoshino skupił się na anodzie. W poprzednich bateriach był on wykonany z wysoce reaktywnych metali litowych, urządzenie więc było zbyt niebezpieczne. Anoda powstała z koksu naftowego, a warstwy węgla pozwoliły na obecność jonów litu między nimi.
Pierwszy akumulator
Jony poruszały się po bateriach, podczas gdy ich elektrony poruszały się po obwodach zasilających urządzenie. Tym razem wszystko było stosunkowo bezpieczne, a ogromną zaletą był fakt, że proces jest odwracalny.
Wszystko można było powtarzać setki razy, co oznaczało, że akumulator można ładować, choć z czasem jego wydajność może zacząć się pogarszać. Pierwsza komercyjnie opłacalna bateria litowo-jonowa powstała w 1985 roku w rękach Yoshino.
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii
Podczas wręczenia Nobla z chemii 2019 komitet zauważył także, że Goodenough jest najstarszym laureatem w historii. Mając 97 lat jest kilka miesięcy starszy od poprzedniego rekordzisty z ubiegłego roku, Arthura Ashkina.
Spośród 203 laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie chemii od 1901 roku, tylko pięć było kobietami. Jedną z nich i zresztą pierwszą była oczywiście Maria Skłodowska-Curie.
