Letošnja Nobelova nagrada za kemijo daje priznanje razvoju litij-ionskih baterij. Ta lahka, zmogljiva baterija, ki jo je mogoče ponovno napolniti, je danes prisotna povsod. V pametnih telefonih, prenosnih računalnikih in električnih vozilih, shrani pa lahko tudi pomembne količine energije iz obnovljivih virov in nas popelje v družbo brez fosilnih goriv.
Temelji litijeve baterije so bili položeni v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja med prvo naftno krizo. Države proizvajalke so namenoma zmanjšale proizvodnjo, da bi dvignile cene, te pa so podivjale in sprožile paniko v zahodnem svetu.
Stanley Whittingham je tisi čas delal na razvoju metod, ki bi lahko privedle do od fosilnih goriv neodvisnih energijskih tehnologij. Osredotočil se je na superprevodnike ter pri tem odkril energijsko bogat material, ki ga je uporabil v inovativni katodi litijeve baterije. Narejena je bila iz titanovega disulfida s prostori na molekularni ravni, ki lahko »gostijo« litijeve ione. Anoda pa je bil pretežno iz kovinskega litija z močno tendenco sproščanja elektronov. Tako je nastala baterija z velikim električnim potencialom malo več kot 2 volta. Ker pa je kovinski litij reaktiven, se je baterija izkazala kot preveč »eksplozivno« za prosto uporabo.
John Goodenough pa je predvidel, da bi imela katoda iz kovinskega oksida namesto sulfida še večji električni potencial. Po sistematičnem delu mu je leta 1980 uspelo dokazati, da kobaltov oksid z vmešanimi litijevimi ioni lahko proizvede kar 4 volte. Danes dosežek velja za pomembnega na poti do močnejših baterij.
Z Goodenoughovo katodo kot osnovo je Akira Yoshino leta 1985 naredil prvo litij-ionsko baterijo. Namesto da bi za anodo uporabil reaktivni litij, se je odločil za naftni koks, ogljikovo snov, ki mu lahko podobno kot kobaltovemu oksidu vmešajo litijeve ione. Nastala je trdna in varna baterija, ki jo je bilo mogoče napolniti do stokrat, preden je prišlo do poslabšanja delovanja.
Princip delovanje litij-ionskih baterij ne sloni na kemičnih reakcijah, zaradi katerih razpada anoda, temveč na pretoku litijevih ionov med njima. Zato so drastično spremenile mobilne naprave, odkar so jih leta 1991 uvedli na trg.
Naslovna fotografija: Deposit Photos.
Brez komentarjev