Нобелевская премия по химии 2019 года присуждается за разработку литий-ионной батареи

Королевская академия наук Швеции приняла решение присудить Нобелевскую премию по химии 2019 года

1. Джону Б. Гуденау из Техасского университета в Остине, США,
2. М. Стенли Уиттингему из Бингемтонского университета, штат Нью-Йорк, США,
3. Акире Йошино из корпорации Asahi Kasei, Токио, Япония, и Мейджорскому университету, Нагоя, Япония

«за разработку аккумуляторов».

Они создали перезаряжаемый мир

Нобелевская премия по химии 2019 года присуждается за разработку литий-ионной батареи. Этот легкий, перезаряжаемый и мощный аккумулятор теперь используется во всем, от мобильных телефонов до ноутбуков и электромобилей. Она также может аккумулировать значительные объемы энергии от солнечной и ветровой энергии, делая возможным создание общества, свободного от ископаемого топлива.

Фото: interestingengineering.com

Литий-ионные батареи используются во всем мире для питания портативной электроники, которую мы используем для общения, работы, учебы, прослушивания музыки и поиска знаний. Литиево-ионные батареи также позволили разработать электромобили дальнего следования и аккумулировать энергию из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия.

Основа литий-ионной батареи была заложена во время нефтяного кризиса 1970-х годов. Стэнли Уиттингем работал над разработкой методов, которые могли бы привести к созданию технологий без использования ископаемого топлива. Он начал изучать сверхпроводники и обнаружил чрезвычайно богатый энергией материал, который использовался для создания инновационного катода в литиевой батарее. Он был сделан из дисульфида титана, который на молекулярном уровне имеет пространства, способные вмещать ионы лития, интеркалируя их.

Анод батареи частично изготовлен из металлического лития, который имеет мощный привод для высвобождения электронов. В результате получился аккумулятор, который обладал буквально большим потенциалом, чуть более двух вольт. Однако металлический литий является реактивным веществом, и батарея была слишком взрывоопасной, чтобы быть жизнеспособной.

Джон Гуденаф предсказал, что катод будет иметь еще больший потенциал, если он будет произведен с использованием окиси металла, а не сульфида металла. После систематических поисков в 1980 году он показал, что оксид кобальта с интеркалированными ионами лития может производить до четырех вольт. Это был важный прорыв, который привел бы к появлению гораздо более мощных батарей.

Основываясь на катоде Гуденоу, Акира Йошино в 1985 году создал первую коммерчески жизнеспособную литий-ионную батарею. Вместо того чтобы использовать реактивный литий в аноде, он использовал нефтяной кокс — углеродный материал, который, как и оксид кобальта катода, может интеркалировать ионы лития.

В результате получился легкий, износостойкий аккумулятор, который можно было заряжать сотни раз, прежде чем его характеристики ухудшились. Преимущество литий-ионных батарей заключается в том, что они основаны не на химических реакциях, разрушающих электроды, а на ионах лития, протекающих туда-сюда между анодом и катодом.

Литий-ионные батареи произвели революцию в нашей жизни с тех пор, как они впервые появились на рынке в 1991 году. Они заложили основу беспроводного общества, свободного от ископаемого топлива, и приносят огромную пользу человечеству.

Джон Б. Гуденаф, родился в 1922 году в Ене, Германия. Кандидат наук 1952 года, Чикагский университет, США. Кафедра Вирджинии Х. Кокрелла по инженерным наукам Техасского университета в Остине, США.

M. Стэнли Уиттингем, родился в 1941 году в Великобритании. Доктор философии 1968 года, Оксфордский университет, Великобритания. Заслуженный профессор Бингемтонского университета, Университет штата Нью-Йорк, США.

Акира Йошино родилась в 1948 году в Суите, Япония. Кандидат наук 2005 года, Осакский университет, Япония. Почетный научный сотрудник корпорации Asahi Kasei Corporation, Токио, Япония, и профессор университета Мэйдзё, Нагоя, Япония.

Сумма премии: 9 миллионов шведских крон, которые будут поровну поделены между лауреатами.

Источник