نوبل شیمی به مخترعین باتریهای لیتیوم یونی رسید!
جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۱۹ به سه شیمیدان میرسد که در مجموع محصولی را تهیه کردهاند که در زندگی روزمره ما به یک ضرورت مطلق تبدیل شده است؛ باتری لیتیوم یون. از تلفنهای همراه گرفته تا ابزارهای قابل حمل و اتومبیلهای برقی به این اختراع مدیون هستند. در کمتر از چهار دهه این اختراع به نیاز اصلی جامعه مدرن بدل شده و میتواند در تأمین ذخیره انرژی و آینده انرژی تجدیدپذیر نقش مؤثر داشته باشد.
این جایزه به استنلی وایتینگام؛ استاد دانشگاه ایالتی نیویورک در بینگامتون، جان گودنوف؛ استاد پیشین در دانشگاه آکسفورد و آکیرا یوشینو، محقق شرکت شیمیایی ژاپنی تعلق گرفته است.
باتریهای لیتیوم نسبت به انواع قبلی باتریها دارای مزایای قابل توجهی هستند:
- آنها نسبت به باتریهای سرب قدیمی که هنوز در اکثر اتومبیلها وجود دارد بسیار سبکتر و جمع و جور هستند.
- شارژ مجدد آنها امکانپذیر است برخلاف باتریهای روی یا قلیایی ارزان قیمت و یکبار مصرف که هنوز هم در اسباب بازیها استفاده قرار میگیرد.
- علاوه بر این، باتریهای لیتیوم برخلاف باتریهای قابل شارژ نیکل-کادمیوم، حاوی فلز سمی نیستند.
سیر تحقیقات بر روی باتریهای لیتیوم یونی:
وایتینگام در شرکت نفت اکسون، اولین باتری لیتیوم را در دهه ۱۹۷۰ توسعه داد. شرکت اکستون میخواست در میان ترس همگانی از اتمام نفت در اوایل دهه ۱۹۷۰ ؛ برای تأمین انرژی جایگزین تنوع ایجاد کند. ویتینگام فهمید که لیتیوم ماده مفیدی برای ساخت باتری است زیرا اتمهای آن به راحتی الکترونهای خود را آزاد میکند و میتواند انرژی بالایی را تولید کند. البته تحقیقات این شرکت مدتی بعد و به دنبال ورشکستی آن متوقف شد.
تحقیقات بعدی توسط گودنف از سر گرفته شد. او فهمید تغییر یکی از مؤلفههای مورد استفاده در باتری ویتینگام عملکرد بهتری را به همراه خواهد داشت و برای همین از اکسید کبالت به جای دی سولفید تیتانیوم استفاده کرد، که منجر به تولید باتری بسیار قدرتمندتری شد. وی بعدها دریافت که فسفات آهن هم جایگزین کم هزینهتری بوده و نیز اثرات سمی کمتری دارد.
مرحله نهایی تحقیقات که منجر به تولید باتری تجاری مدرن شد را یوشینو انجام داد. وی در قطب مثبت این نوع باتریها به جای کک نفتی که نوعی کربن است، از یک ماده دیگر استفاده کرد. این مسئله خطر احتراق فلز لیتیوم در معرض هوا را از بین برد.
باتریهای لیتیوم یونی اکنون آنقدر فراگیر هستند که مطمئناً یکی از آنها را در دستگاهی که استفاده میکنیم میتوان دید. البته هنوز تحقیقات بر روی این باتریها ادامه دارد و علم هیچگاه متوقف نمیشود.
