Лауреатами Нобелевской премии по химии этого года стали изобретатели литий-ионных батареек - Гранит науки - 2019-10-10

В решении Королевской шведской академии наук сказано, что Нобелевская премия по химии 2019 года присуждается «создателям перезаряжаемого мира». Лауреатов трое. Это Джон Гудинаф (John B. Goodenough) из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin), Стэнли Уитттингем (M. Stanley Whittingham) из Университета Бингемтон, а также Университета штата Нью-Йорк (Binghamton University, State University of New York), и Акира Йосино (Akira Yoshino) из Университета Мейдзё (Meijo University) в Нагое, Йосино также сотрудник японской компании Asahi Kasei. Лауреаты разделят поровну премию в 9 млн шведских крон «за разработку литий-ионных батарей». Литий-ионными батареями, или аккумуляторами, пользуется весь мир, потому что они обеспечивают питание практически всех атрибутов современной цивилизации – от мобильных телефонов и ноутбуков до электромобилей. Они легкие, компактные, многократно заряжаемые и при этом мощные. Малый вес таких батарей обусловлен, в первую очередь, легкостью лежащего в их основе элемента, лития. Еще одна полезная особенность литий-ионных аккумуляторов в том, что благодаря им можно запасать энергию Солнца и ветра, а это позволяет сократить расходование ископаемого топлива. Начало работ по созданию литий-ионных батарей связано с топливным кризисом 1970-х и именем Стэнли Уиттингема, который, приступив к исследованию сверхпроводников, открыл чрезвычайно энергоемкий материал, дисульфид титана. В его молекулярной структуре есть пространство, способное вместить, или, как говорят химики, интеркалировать, ионы лития, а потому из него стали делать катоды для батареи. Принцип работы батареи заключается в том, что при зарядке и разрядке между анодом и катодом гальванического элемента перемещаются ионы лития, и им нужно пространство для интеркаляции. Анод батареи частично состоял из металлического лития, который отличается высокой реактивностью и легко высвобождает электроны. Так получилась батарея с большим потенциалом в прямом смысле: ее электрический потенциал был свыше двух вольт. Но высокая реактивность металлического лития была недостатком, батареи на нем были взрывоопасны. Джон Гудинаф предположил, что потенциал батареи можно сделать еще выше, если в катоде вместо сульфида металла использовать оксид. В 1980-х он продемонстрировал увеличение потенциала до четырех вольт при использовании оксида кобальта с интеркалированными ионами лития. Это был серьезный прорыв. Взяв за основу созданный Гудинафом катод Акира Йосино в 1985 году создал первую коммерчески приемлемую литий-ионную батарею. Вместо реактивного лития в ее аноде использовался нефтяной кокс, углеродный материал, способный интеркалировать ионы лития. Новости мировой науки вы найдете на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».