Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2019 przyznaje światu do wielokrotnego ładowania

9 stycznia Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii 2019 naukowcom, którzy opracowali akumulatory litowo-jonowe. Godny podziwu i niezbędny, są w stanie przechowywać znaczne ilości energii, w tym ze źródeł słonecznych i wiatrowych, wskazując na możliwość przyszłego społeczeństwa wolnego od paliw kopalnych.

Badania

Historia akumulatorów litowo-jonowych rozpoczęła się podczas tzw. Kryzysu naftowego w latach 70. Anglik Stanley Whittinham badał giganta Exxon pod kątem nowych technologii, które mogłyby wytwarzać technologię energetyczną niezależną od paliw kopalnych.

Badając nadprzewodniki i odkrywając niezwykle bogaty w energię materiał, stworzył nowy typ katody (elektrody źródła energii) w baterii litowej. Został wykonany z disiarczku tytanu, który na poziomie molekularnym był w stanie zamieniać jony litu zamiennie.

Również anoda (elektroda dodatnia) została wykonana z litu, co pozwoliło na silne uwolnienie elektronów, ale pomimo tego, że jest najlżejszym metalem na układzie okresowym, lit jest wystarczająco reaktywny, aby akumulator był bardzo wybuchowy, co czyni go nieopłacalnym.

Ulepszenia

John Goodenough, który został najstarszym laureatem Nagrody Nobla w wieku 97 lat, postawił na wielki potencjał tej wczesnej katody, ale dzięki wymianie siarczków metali na tlenki. W 1980 roku był w stanie wykazać, że tlenek kobaltu może podwoić moc baterii do czterech woltów, co otworzyło pole dla mocniejszych baterii.

Korzystając z technologii Goodenough, japońska Akira Yoshino stworzyła w 1985 r. Pierwszą żywotną baterię litowo-jonową. Zamiast zamiast reaktywnego litu na anodzie zastąpił go koks naftowy, bogatą w węgiel pochodną, ​​która ma właściwość interkalacji jonów litu.

W rezultacie powstał lekki, wytrzymały akumulator wielokrotnego ładowania setki razy, zanim pogorszyła się jego wydajność. Ogromną zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest to, że nie są one oparte na reakcjach chemicznych uszkadzających elektrody, ale na jonach litu przepływających w obie strony między anodą i katodą.