Изобретатели литий-ионных батарей получили Нобелевскую премию по химии - «Технологии»

Литий-ионные батареи, которые впервые появились в продаже в 1991 году, сегодня стали неотъемлемой частью нашей жизни. Без преувеличения, ими пользуется практически каждый у кого есть мобильный телефон, ноутбук или даже электромобиль. Создатели этих легких, переносных, перезаряжаемых устройств на днях получили высшую научную награду. Нобелевский комитет объявил лауреатами этой престижной премии в области химии за 2019 год разработчиков батарей Джона Гуденафа, Стенли Уиттингхема и Акиру Ёсино.

Толчок к развитию исследований в этой сфере дал нефтяной кризис семидесятых годов прошлого века, когда ученые стали искать технологии, позволяющие минимизировать зависимость от углеводородных ресурсов.

Англичанин Стенли Уиттингхем, исследуя сверхпроводники, обнаружил чрезвычайно энергоемкий материал, который он использовал для создания инновационного катода в литиевой батарее. Речь идет о дисульфиде титана, содержащим на молекулярном уровне ионы лития.

Анод батареи был частично изготовлен из металлического лития, обладающего способностью выделять электроны. Мощность такой батареи составляла чуть более двух вольт. Однако проблема заключалась в том, что металлический литий — элемент реактивный, и батарея могла попросту взорваться.

Чуть позднее американец Джон Гуденоф доказал, что катод будет иметь еще больший потенциал, если будет сделан с использованием оксида металла вместо сульфида. После систематических опытов в 1980 году он продемонстрировал, что оксид кобальта с интеркалированными ионами лития может выдавать до четырех вольт. Это был настоящий прорыв, который привел к появлению гораздо более мощных батарей.

Взяв за основу открытие Гуденафа японец Акира Ёсино в 1985 году создал первую коммерчески жизнеспособную литий-ионную батарею. Вместо того, чтобы использовать взрывоопасный литий в аноде, он использовал нефтяной кокс, углеродный материал, который, подобно оксиду кобальта, может интеркалировать ионы лития.

В ходе работы ученых получился легкий, износостойкий аккумулятор, который можно заряжать сотни раз, прежде чем его характеристики ухудшатся. Преимущество литий-ионных батарей состоит в том, что их работа обеспечивается не химическими реакциями, разрушающими электроды, а движением ионов лития между анодом и катодом.

В результате литий-ионные аккумуляторы революционизировали нашу жизнь. С выходом на на рынок в 1991 году они заложили основу для бурного развития беспроводных технологий, а также возможность создания общества, свободного от ископаемого топлива.

Источник: nobelprize.org