Nobelova nagrada za kemijo 2019 nagrajuje polnilni svet
9. decembra je Kraljevska švedska akademija znanosti podelila Nobelovo nagrado za kemijo za leto 2019 znanstvenikom, ki so razvili litij-ionske baterije. Občudljivi in nepogrešljivi so sposobni skladiščiti veliko energije, tudi iz sončnih in vetrnih virov, kar kaže na možnost prihodnje družbe brez fosilnih goriv.
Raziskave
Zgodovina litij-ionskih baterij se je začela med tako imenovano krizo olj v 70. letih prejšnjega stoletja. Anglež Stanley Whittinham je raziskoval velikanski Exxon za nove tehnologije, ki bi lahko proizvedle energetsko tehnologijo, ki ni odvisna od fosilnih goriv.
Z raziskovanjem superprevodnikov in odkrivanjem izjemno energijsko bogatega materiala je v litijevi bateriji ustvaril novo vrsto katode (elektroda z virom energije). Izdelan je bil iz titanovega disulfida, ki je na molekularni ravni lahko medsebojno zamrzoval litijeve ione.
Tudi anoda (pozitivna elektroda) je bila narejena iz litija, kar je omogočilo močno sproščanje elektronov, toda kljub temu, da je na periodični mizi najlažja kovina, je litij dovolj reaktiven, da je ta baterija zelo eksplozivna, zaradi česar je neprimerna.
Izboljšave
John Goodenough, ki je pri 97 letih postal najstarejši nobelov nagrajenec, je stavil na velik potencial te zgodnje katode, vendar z izmenjavo kovinskih sulfidov za okside. Leta 1980 je lahko dokazal, da lahko kobaltov oksid podvoji izhod iz akumulatorja na štiri volte, kar odpira polje za močnejše baterije.
Japonski Akira Yoshino je leta 1985 s tehnologijo Goodenough ustvaril prvo sposobno litij-ionsko baterijo. Toda namesto da bi na anodi uporabil reaktivni litij, ga je nadomestil z naftnim koksom, derivatom bogatega ogljika, ki ima lastnost interkaliranja litijevih ionov.
Rezultat je bila lahka, robustna, polnilna baterija stokrat, preden se je njena zmogljivost poslabšala. Velika prednost litijevih ionskih baterij je, da ne temeljijo na kemičnih reakcijah, ki poškodujejo elektrode, temveč na litijevih ionih, ki tečejo naprej in nazaj med anodo in katodo.
