Нобелевку по химии вручили за развитие литий-ионных батарей

Нобелевская премия в области химии за 2019 год присудили американскому физику Джону Гуденафу, британскому химику Стэнли Уиттингэму и японскому химику Акире Йошино за вклад в развитие литий-ионных батарей.

Подробнее о работе ученых можно прочесть в пресс-релизе на сайте Нобелевского комитета.

Практически все современные электронные устройства работают именно на этой технологии, разработанной еще в 1970-1980-х годах. В основе работы накопителей энергии лежат электрохимические реакции окисления металлического лития, входящего в состав анода (положительный электрод). Во время разрядки литий окисляется и в виде катиона (положительно заряженный ион) движется к катоду (отрицательный электрод).

Во время зарядки все происходит наоборот: под электрическим напряжением катионы лития выходят из катода и движутся к аноду, где идет восстановление. Главной задачей при разработке литий-ионных аккумуляторов было определиться с катодным материалом.

В 1973 году Стэнли Уиттингэм предложил использовать для этого сульфиды титана, которые могут интеркалировать (обратимое включение молекулы между другими молекулами) в себя ионы лития. В 1976 году сделали первый такой аккумулятор. Джон Гуденаф в 1979-80 годах предложил заменить сульфид титана и соответствующий интеркалят на материалы на основе оксида кобальта. Так были созданы литий-ионные аккумуляторы на основе кобальтита лития.

Коллектив ученых под руководством Акиры Йошино в 1985 году продвинулся еще дальше, развивая литий-ионные аккумуляторы. Было предложено использовать аноды на основе сажи, которая появляется при разложении углеводородов. Такой материал содержит в себе аморфную сажу, а также кристаллические графитоподобные фрагменты.

Материал может включать в себя много лития, что увеличивает энергоемкость аккумуляторов. Кроме этого, усилиями Йошино аккумуляторы стали безопаснее: снизилась вероятность их возгорания или взрыва при повреждении.