Наука

(видео) Нобеловата награда по химия бе присъдена на изобретателите на литиево-йонната батерия

Те създадоха презареждащ се свят! Лауреатите на Нобелова награда за химия за 2019 година са изобретателите на литиево-йонната батерия. Тримата учени, които промениха света завинаги и позволиха технологиите да се развият толкова бързо, че днес да не може да си представим живота си без тяхното постижение. Това са Джон Гудинаф (John B. Goodenough), М. Стенли Уитингам (M. Stanley Whittingham) и Акира Йошино (Akira Yoshino). Тази лека, презареждаща се и мощна батерия днес се използва за всичко – от мобилните ни телефони до лаптопите и електрическите автомобили. Днес Джон Гудинаф (John B. Goodenough) е на 97 години и се превръща в най-възрастният човек, който получава Нобелова награда.

Литиево-йонните батерии се използват в глобален мащаб за захранване на всички видове преносима електроника. Ние ги използваме за комуникация, работа, учене, слушане на музика или търсене на знания. Те са позволили развитието на електрическите автомобили с дълъг пробег и съхраняването на енергия от възобновяеми ресурси.

Основата им е положена по време на петролната криза през 70-те години на миналия век. Стенли Уитингъм работи по разработването на методи, които биха довели до развие на технологии независещи от изкопаеми горива. Той започнал да изследва свръхпроводници и открил изключително богат на енергия материал, който използвал за създаването на катод в литиева батерия. Това било направено с титанов дисулфид, който в структурата си има пространства, които могат да съхраняват литиеви йони.

Анодът на батерията бил частично направен от метален литий, който се стреми да освобождава електрони. Това довело до батерия, която има голям потенциал – малко над два волта. Металният литий, обаче е силно реактивоспособен и батерията се оказала твърде експлозивна, за да бъде приложима.

Джон Гудинъф предсказал, че катодът ще има дори по-голям потенциал ако е направен от метален оксид вместо металният сулфат, използван до момента. Вследствие на систематично проучване, през 1980г. той демонстрира, че кобалтов оксид с интеркалирани литиеви йони може да произведе до четири волта – важен пробив, който води до много по-мощни батерии.

Използвайки катода на Гудинъф като основа, Акира Йошино създава първата литиево-йонна батерия, която е комерсиално достъпна през 1985г. Вместо да използва реактивоспособният метален литий в анода, Йошино влага в петролен кокс (продукт, който се получава при рафиниране на нефт) – материал, който също като кобалтовия оксид може да интеркалира литиеви йони.

Резултатът е лека, износоустойчива батерия, която може да бъде презареждана стотици пъти, преди представянето ѝ да се влоши. Предимството на тези батерии е, че не разчитат на химични реакции,  които разграждат електродите – литиевите йони просто пътуват между анода и катода.

Литиево-йонните батерии революционизират живота ни, откакто влизат в него през 1991г.