Литий-ионные аккумуляторные батареи и батарейки - они везде.
Нобелевской премии по химии за 2019 год удостоены Джон Гудинаф (John Goodenough), Стэнли Уиттингхэм (M. Stanley Whittinghamи) и Акира Йосино (Akira Yoshino) — два американца и один японец. Ученые стали лауреатами «за развитие литий-ионных аккумуляторов». For the development of lithium-ion batteries, - как сказано в официальном заявлении Нобелевского комитета. И подчеркнуто: «Они сделали мир перезаряжаемым».
Лауреаты, создавшие перезаряжаемый электрический мир.
В самом деле, благодаря литий-ионным аккумуляторам - легким и мощным - сутками работают всевозможные гаджеты, ездят электромобили, которые становятся все более массовыми. Летают дроны и даже небольшие самолеты с пассажирами. Аккумуляторы разряжаются - мы их заряжаем. Заряжаем снова и снова, запасая собственную энергии, которая везде, что называется, под рукой.
И автомобиль ездит на электричестве, и мобильник работает - без литий-ионных аккумуляторов они бы выглядели иначе.
Аккумуляторные батареи и батарейки.
Нобелевский комитет подметил в пресс-релизе: за литий-ионными аккумуляторными батареями будущее. Ведь они способны заряжаться от возобновляемых источников — например, от ветра или солнца. А это открывает перспективу излечить человечество — сделать его независимым от ископаемого топлива.
Каждый из лауреатов внес примерно равный вклад в развитие литий-ионных аккумуляторных батарей. Поэтому и премию они поделят поровну.
Литий - металл, наделивший человечество электрической индивидуальностью.
Первопроходцем стал Стэнли Уиттингхэм. На изобретение компактных и эффективных аккумуляторов его сподвиг нефтяной кризис 70-х годов прошлого века. Изучая сверхпроводники, ученый обнаружил весьма энергоемкий материал — дисульфид титана. Из него смастерил катод. Анод сделал из лития — металла, который интенсивно испускал электроны. Ионы, покидавшие литий, перетекали в дисульфид титана и там внедрялись — интеркалировались, говоря научным языком, в кристаллическую решетку. Электроны летели в другую сторону. Получался ток — напряжением примерно в 2 вольта. И аккумулятор его производящий. Прототип, конечно.
У прототипа был недостаток — он иной раз взрывался. Потому что металлический литий проявлял непомерную химическую активность.
Безопасными и надежными аккумуляторы сделал Акиро Йосино в 1985 году, заменив взрывоопасный литий на каменноугольный кокс. Не удивительно, что именно японцы выпустили первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы в уже в 1991 году. Правда, в современных образцах вместо кокса используют графит.
Но еще до японца — в 1980 году - отличился Джон Гудинаф. Он сделал катод из другого материала — еще более энергоемкого, чем дисульфид титана. Вместо него использовал оксид кобальта. И удивил всех — напряжение модернизированного таким образом аккумулятора увеличилось до 4 вольт. Почти в два раза. И мир постепенно начал превращаться в перезаряжаемый. И беспроводной.
Аккумуляторная батарея Уиттингхэма.
Аккумуляторная батарея Гудинафа.
Аккумуляторная батарея Йошино.
КСТАТИ
А японец-то дважды лауреат
Достижения Акиры Йосино в области «малой энергетики» отмечены уже во второй раз. В 2013 году ему была присуждена учрежденная в России престижная международная премия «Глобальная энергия» - как раз за то же самое, что и нынешняя Нобелевская. Химика наградили «за исследование и создание литий-ионных аккумуляторов для информационных и коммуникационных устройств, электрических и гибридных транспортных средств».
Не исключено, что через несколько лет Нобелевскую премию получит и другой лауреат «Глобальной энергии» - 2019 года. И ее присудили за аккумуляторы. Премии был удостоен американский профессор Халил Амин, исследования которого связаны с созданием новых катодов и анодов для литий-ионных батарей. А не так давно ученый разработал новую супероксидную систему аккумуляторов, способную выдавать в пять раз больше энергии по сравнению с литий-ионными батареями.