Нобелівську премію з хімії вручили за «розробку літій-іонних батарей»

Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії з хімії стали Джон Б. Гуденоф, М. Стенлі Уіттінгем і Акіра Йосіно «за розробку літій-іонних батарей».

«Літій-іонні батареї здійснили революцію в нашому життя і використовуються у всьому, від мобільних телефонів до ноутбуків та електромобілів. Своєю роботою лауреати з хімії цього року заклали основу бездротового суспільства, вільного від викопного палива», – йдеться в повідомленні Нобелівського комітету.

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 октября 2019 г.

«На початку 1970-х років Стенлі Віттінгем, який був удостоєний цьогорічної премії з хімії, використав величезний потенціал літію для виділення зовнішнього електрона, коли він розробив першу функціональну літієву батарею», – йдеться в повідомленні.

In the early 1970s, Stanley Whittingham, awarded this year’s Chemistry Prize, used lithium’s enormous drive to release its outer electron when he developed the first functional lithium battery.#NobelPrize pic.twitter.com/lRD2zBNm4T

– The Nobel Prize (@NobelPrize) 9 октября 2019 г.

Нобелівський комітет в прес-релізі назвав лауреатів «людьми, які створили світ, який можна перезаряджати».

Літій-іонні батареї використовуються в усьому світі для живлення портативної техніки, якою ми щоденно користуємось для спілкування, навчання, роботи та прослуховування музики . Ці батареї також дозволили розробити електрокари дальнього радіусу дії і акумулювати енергію з відновлювальних джерел, таких як сонячна та вітрова енергія.

Основа літій-іонної батареї була закладена під час нафтової кризи 1970-хх років. Стенлі Віттінгем працював над розробкою методів, які могли б дати старт використанню технологій, які не використовують викопне паливо. Він начав вивчати надпровідники та виявив надзвичайно енергоємний матеріал, який він використовував для створення інноваційного катода в літієвій батареї. Це було зроблено із дисульфіда титана, яки на молекулярному рівні, має місця, які можуть містити іони літію.

Анод батареї був частково виготовлений з металічного літію, який володіє сильною здатністю виділяти електрони. Це призвело до того, що батарея мала великий потенціал, трохи більше двох вольт. Однак металічний літій є реактивним, а батарея була надто вибухонебезпечною.

Джон Гуденоф спрогнозував, що катод буде мати ще більший потенціал, якщо його буде зроблено з використанням оксиду металу замість сульфіда металу. Після систематичного пошуку в 1980 році він продемонстрував, що оксид кобальту з інтеркальованими іонами літію може виробляти до чотирьох вольт. Це був важливий прорив, який став основою для появи набагато більш потужних батарей.

На основі катода Гутенафа в 1985 році Акіра Йосіно створив першу комерційно життєздатну літій-іонну батарею. Замість того, щоб використовувати реактивний літі в аноді, він використав нафтовий кокс, вуглецевий матеріал, який як і оксид кобальту може інтеракалювати іони літію.

В результаті цього вчений отримав легкий,  зносостійкий акумулятор, який можна заряджати сотні разів, до того, як його характеристики погіршаться. Перевага літій-іонних батарей полягає у тому, що вони засновані не на хімічних реакціях, які руйнують електроди, а на іонах літію, які протікають назад і вперед між анодом та катодом.

З 7 по 14 жовтня в Стокгольмі й Осло оголошують лауреатів Нобелівських премій в області фізіології й медицини, фізики, хімії, літератури, премії миру, а також премії Держбанку Швеції з економіки, присвяченій пам'яті Альфреда Нобеля.

7 жовтня було названо лауреата з медицини, 8 жовтня – з фізики. 10 жовтня свою нагороду отримають лауреати з літератури (лауреатів буде двоє – за 2018 та 2019 роки), 11 жовтня – буде вручена премія миру (в Осло), 14 жовтня – з економіки.

Грошова частина премії цього року складає 9 млн шведських крон ($914). Окрім грошей лауреати отримають диплом і золоту медаль.

Нагадаємо: минулого року Нобелівську премію з хімії вручили за «направлену еволюцію ферментів та роботу над дисплеєм фагів, що продукують пептиди та антитіла». Нагороду отримали Френсіс Арнольд і Джордж Сміт та сер Грегорі Вінтер.

Як повідомлялось, цього року лауреатами Нобелівської премії з фізикистали Джеймс Піблс, Дідьє Кело і Мішель Мейор за відкриття екзопланети і досягнення в космології.

За день до цього Нобелівський комітет назвав лауреатів премії з фізіології і медицини.