توسعه دهندگان باتری لیتیوم یونی برنده ی جایزه نوبل شیمی 2019 شدند!

سه شیمیدان برجسته ای که با ابداع باتری های لیتیوم یون تحول چشمگیری در ابزارهای الکترونیک رقم زدند، جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۹ را از آن خود کردند.

کمیته نوبل «جان بی گوداناف» از ایالات متحده، «استنلی ویتینگهام» از بریتانیا و «آکیرا یوشینو» از ژاپن را به عنوان برندگان مشترک جایزه نوبل شیمی انتخاب کرد. بی. گوداناف با ۹۷ سال سن، مسن‌ترین برنده جایزه نوبل به شمار می رود.

کمیته مذکور با انتشار توییتی دلیل این انتخاب را بهبود فناوری باتری ها و توسعه مدل های لیتیوم یون توسط این سه دانشمند عنوان کرد:

باتری های لیتیوم یون زندگی ما را متحول کرده و در همه ابزارها از موبایل و لپ تاپ گرفته تا ماشین های الکتریکی به کار می روند. برندگان امسال نوبل زیربنای جامعه بی سیم و عاری از سوخت های فسیلی را بنیان گذاشته اند.

برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۹ علاوه بر لوح تقدیر و مدال، جایزه ای ۹۱۸ هزار دلاری دریافت خواهند کرد که به صورت مساوی بین آنها تقسیم خواهد شد.

باتری های لیتیوم یونی در سراسر جهان برای تامین انرژی ابزارهای الکترونیکی قابل حملی مورد استفاده قرار می‌گیرند که برای برقراری ارتباطات، کار، مطالعه، گوش دادن به موسیقی و تحقیق علم استفاده می‌کنیم. باتری‌های لیتیومی همچنین ابداع خودروهای الکتریکی با برد طولانی و امکان ذخیره انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و باد را فراهم کرده‌اند.

پایه و اساس ابداع باتری لیتیوم- یونی در جریان بحران نفت در دهه ۱۹۷۰ گذاشته شد. «استنلی ویتنگهام» بر روش‌هایی کار کرد که می تواند به ایجاد فن آوری های انرژی فاقد سوخت فسیلی منجر شوند. او  در مورد ابررساناها تحقیق کرد و یک ماده بسیار غنی از انرژی را کشف کرد که از آن برای ایجاد یک کاتد نوآورانه در یک باتری لیتیوم استفاده کرد. این ماده از «دی سولفید تیتانیوم» ساخته شده است که در یک سطح مولکولی دارای فضاهایی است که می‌تواند یون‌های لیتیوم را در خود جای دهد.

آند این باتری تا حدی از لیتیوم فلزی ساخته شده است که محرک قوی برای انتشار الکترون‌ها دارد. این امر به ایجاد باتری انجامید که به معنای واقعی کلمه پتانسیل بسیار خوبی، کمی بیش از دو ولت داشت. اما با این حال، لیتیوم فلزی، واکنش‌پذیر است و این باتری برای استفاده بسیار انفجاری بود.

«جان گود ایناف»  پیش بینی کرد که اگر کاتد به جای سولفید فلزی از اکسید فلزی ساخته شود، پتانسیل بیشتری خواهد داشت. وی در سال ۱۹۸۰ پس از یک تحقیق سیستماتیک، نشان داد که اکسید کبالت با یون‌های لیتیوم می‌توانند به  اندازه چهار ولت انرژی تولید کند. این یافته یک موفقیت مهم بود و به ابداع باتری‌های بسیار قدرتمندتری منجر می‌شد.

با استفاده از کاتد ابداعی گودایناف به عنوان پایه، «آکیرا یوشینو» اولین باتری لیتیوم-یونی را در سال ۱۹۸۵ ابداع کرد. وی به جای استفاده از لیتیوم راکتیو در آند، از «کک نفتی» (petroleum coke) استفاده کرد؛ کک نفتی ماده کربنی است که مانند اکسید کبالت کاتد، می‌تواند یون‌های لیتیوم را به هم متصل کند.

نتیجه این کار به ابداع یک باتری سبک وزن و با دوام منجر شد که می‌توانست صدها بار شارژ شود و تغییری در عملکرد آن ایجاد نشود. مزیت باتری‌های لیتیوم – یونی این است که آنها بر اساس واکنش‌های شیمیایی که الکترودها را تجزیه می‌کنند، فعالیت نمی‌کنند بلکه آنها مبتنی بر یون‌های لیتیومی هستند که بین آند و کاتد جریان دارند.

باتری‌های لیتیوم یونی از سال ۱۹۹۱ که به بازار عرضه شدند زندگی ما را متحول کرده‌اند. این باتری‌ها پایه و اساس ایجاد یک جامعه بدون سوخت فسیلی را ایجاد کرده‌اند که بزرگ‌ترین مزیت برای بشریت محسوب می‌شوند.

کمیته نوبل گفته است محصول آنها، “یک جهان قابل شارژ” ایجاد کرده است.