A modern újratölthető akkumulátorok alkotói megosztják a Nobel-díjat – a TechCrunch-ot


Ha minden reggel be kellene csúsztatnia néhány AA-t az okostelefonjába, hogy ellenőrizze e-mailjeit, böngészje az Instagram-ot, és szöveget küldjön barátainak, akkor a mobil forradalom valószínűleg nem lett volna annyira forradalmi. Szerencsére feltalálták az újratölthető lítium-ion akkumulátort – egy évtizedes feladat, melyben három ember épp most kapott Nobel-kémiai díjat.

Az idei díjjal tisztelték M. Stanley Whittingham-t, John Goodenough-ot és Akira Yoshino-t, akik mind hozzájárultak a hordozható energia manapság leggyakoribb formájának fejlesztéséhez. Nélkülük (és természetesen azokkal, akikkel együtt dolgoztak, és azokkal, akik korábban jöttek) még könnyebb és / vagy helyhez kötött energiaforrásokhoz kötődnénk.

Az ólomsavas akkumulátorok közel egy évszázadon át használatban voltak, mire az emberek valóban arra gondoltak, hogy lítiummal, a kívánt elektromos tulajdonságokkal rendelkező könnyűfémből a következő szintre állítsák a dolgokat. A lítium ugyanakkor rendkívül reakcióképes a levegővel és a vízzel is, így megfelelő anyagokat találni a nehézségekkel való párosításra.

Az 50-es és 60-as években végzett kísérletek alapot teremtettek a célzottabb vizsgálatokhoz, különös tekintettel a Whittingham-re. Ő és a partner Fred Gamble 1976-ban megmutatták, hogy a lítium-ionok, miután egy elektródot adományoztak egy töltés előállításához, tökéletesen illeszkednek a titán-diszulfid rácsába – ahol türelmesen ülnek (a „van der Waals-résükben”), amíg az elektron nem töltődik az újratöltés közben. . Sajnos ez a konstrukció olyan lítium-anódot is használt, amely hajlítva vagy összetörve nagyon reakcióképes lehet (gondolom, tűz).

John Goodenough és csapata hamarosan kifejlesztett egy jobb katód anyagot (ahol a lítium-ionok nyugodtak), amely sokkal nagyobb potenciállal rendelkezik – több energiát lehetett felhasználni, új lehetőségeket nyitva az alkalmazásokhoz. Ez, azzal a ténnyel, hogy a fém lítium-anódok nagyon hajlamosak lehetnek (gondolkodjunk tűzzel), ha hajlítják vagy összetörik, fokozott kutatásokhoz vezettek az akkumulátorok biztonságossá és hasznossá tételére vonatkozóan.

Akira Yoshino 1985-ben végzett kutatása számos anyag felfedezéséhez vezetett (amelyek neve nem jelent senkinek semmit, ami domain ismeretek nélkül lenne), amelyek ugyancsak teljesítenek, ugyanakkor fizikailag is sérülhetnek és nem okozhatnak komoly problémákat.

Azóta sok-sok fejlesztés történt, ám ezek a csapatok kidolgozták a technológia alapvető elemeit. És hamarosan azt követően, hogy a lítium-ion akkumulátorok biztonságosak, kapacitottak és több százszor feltölthetők voltak, laptopokban, orvosi eszközökben és végül mobiltelefonokban találtak őket. Manapság, még három évtizedes fejlesztések után, a lítium-akkumulátorok mostanra benzin üzemanyagot választanak az emberi szállításhoz.

A három tudós, akiknek a legerőteljesebben fejlesztették ezt a technológiát az elmélettől a kereskedelmi valóságig, egyenlő arányban részesítették az idei Nobel-kémiai díjat, mindegyikük a millió egyharmadát vitte haza, és ami még fontosabb, a történelmi elismerés megkülönböztetése.