نوبل شیمی ۲۰۱۹ به مخترعان باتری لیتیوم- یون داده شد

به گزارش گاردین بر اساس بیانیه آکادمی علوم سوئد در استکهلم در روز چهارشنبه ۱۷ مهر جایزه ۹ میلیون کرونی (۷۴۰۰۰۰ پوندی) نوبل با سهم‌های مساوی میان جان بی گودیناف از دانشگاه تگزاس در آستین آمریکا، ام‌ استانلی ویتینگهام از دانشگاه بینگهامتون در نیویورک و آکیرا یوشینو از دانشگاه میجو در ناگویای ژاپن تقسیم خواهد شد.

گودیناف ۹۷ ساله سالمندترین برنده جایزه نوبل در هر رشته تا به حال است و در آلمان متولد شده است. ویتینگهام دومین دانشمند برنده جایزه نوبل علمی در امسال است که متولد بریتانیا است.

برای مدت درازی انتظار می‌رفت مخترعان باتری‌های لیتیوم- یون برنده جایزه نوبل شوند، چرا که نقشی اساسی در توسعه تکنولوژی‌های پیشرفته در جهان امروز داشته باشند.

آکادمی علوم سوئد در بیانیه اش می‌گوید: «باتری‌های لیتیومی- یون بزرگترین سودها برای انسان‌ها به بار آورده‌اند.»

باتری‌های لیتیومی- یون نسبت به انواع اولیه باتری‌های قابل‌شارژ سبک‌تر و کوچکتر هستند و در هر چیزی از تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها تا ماشین‌های برقی یافت می‌شوند. این باتری‌ها می‌توانند مقدارهای بالای انرژی به دست آمده از انرژی خورشیدی یا انرژی باد را ذخیره کنند و امکان رها شدن جوامع از سوخت‌های فسیلی را فراهم می‌کنند.

اساس باتری‌های لیتیوم- یون در هنگام بحران نفتی در دهه ۱۹۷۰ گذاشته شد. استنلی ویتینگهام بر روی روش‌هایی کار می‌کرد که به ایجاد تکنولوژی‌های انرژی عاری از سوخت‌های فسیلی بینجامد. او بررسی مواد فوق‌رسانا دست زد و یک ماده بسیار غنی از انرژی یافت که از آن برای ایجاد یک کاتود (قطب مثبت) ابداعی در یک باتری لیتیومی استفاده کرد. این ماده دی‌سولفید تیتانیوم بود که در سطح مولکولی دارای فضاهایی است که می‌توانند یون‌های لیتیوم را در خود جای دهد.

در ساخت آنود (قطب منفی) این باتری از جمله از لیتیوم فلزی استفاده شده بود که گرایشی قوی به آزادی الکترون‌ها دارد. در نتیجه باتریی به وجود آمد که پتانسیل بالای اندکی بالای ۲ ولت داشت. اما لیتیوم فلزی ماده‌ای واکنش‌دهنده است و باتری ساخته شده با آن خطر انفجار را دارد.

جان گودیناف پیش‌بینی کرد کاتود این باتری در صورتی که به جای دی‌سولفید یک فلز از اکسید فلز ساخته شود، می‌تواند پتانسیل برقی بیشتری ایجاد کند. او پس از پژوهش‌های گسترده در سال ۱۹۸۰ نشان داد که اکسید کبالت با یون‌های لیتیومی قرار گرفته در میان آن می‌تواند پتانسیل برق بسیار بیشتری در حد ۴ ولت ایجاد کند.

بالاخره آکیرا یوشینو با اساس قرار دادن کاتودی که گودیناف ساخته بود، در سال ۱۹۸۵ نخستین باتری لیتیوم- یون قابل‌عرضه به بازار را ساخت. او به جای استفاده از فلز واکنش‌دهنده لیتیوم در آنود باتری از کوک نفت، یک ماده کربنی که مانند اکسید کبالت می‌تواند یون‌های لیتیوم را در خود جای دهد، استفاده کرد.

نتیجه ایجاد باتری سبک‌وزن و مقاوم بود که می‌توانست صدها بار شارژ شود. مزیت باتری‌های لیتیوم- یون این است که بر اساس واکنش‌های شیمیایی که الکترود ازاد می‌کنند، نیستند، بلکه بر اساس جریان یافتن یون‌های لیتیوم در میان آنود و کاتود باتری هستند.

باتری‌های لیتیوم- از هنگامی که در سال ۱۹۹۱ برای نخستین بار وارد بازار شدند، انقلابی در زندگی ما به وجود آورده‌اند و اساس جامعه‌ای بدون سیم و عاری از سوخت‌های فسیلی‌ شده‌اند.