Нобелевская премия по химии за 2019 год присуждена за разработку литий-ионных батарей

Сегодня, 9 октября 2019 года, назвали Нобелевских лауреатов – на этот раз по химии. Нобелевский комитет по химии Шведской королевской академии наук объявил, что награда достается ученым Джону Гуденоф, Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных батарей».

«Своей работой лауреаты по химии этого года заложили основу для беспроводного и не нуждающегося в ископаемом топливе общества», – отмечают в Нобелевской академии.

Джон Гуденаф — профессор Техасского университета в Остине, Стэнли Уиттингем работает в Бингемтонском университете в Нью-Йорке, Акира Йошино — в Университете Мейхо в Японии. Награду они поделят между собой поровну, каждый получит по 9 млн шведских крон (74 тысячи фунтов)

97-летний Гуденаф стал самым пожилым человеком, когда-либо получавшим Нобелевскую премию.

Литий-ионные батареи сыграли важную роль в развитии высоких технологий. Практически все современные электронные устройства, от смартфонов до электромобилей, работают за счет литий-ионных аккумуляторов, разработанных в 1970-1980-х годах. В основе работы этих 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 1979-1980 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.

В прошлом году лауреатами Нобеля стали трое ученых из США и Британии: исследовательница из Калифорнийского технологического института Фрэнсис Арнольд, профессор Университета Миссури Джордж Смит и почетный сотрудник лаборатории молекулярной биологии в Кембридже сэр Грегори Винтер — за изобретение способа «направлять эволюцию» и создавать новые ферменты и антитела. Эти исследования уже используются на практике в производстве новых лекарств и экологического топлива.

10 октября объявят лауреатов в области литературы за 2018 и 2019 годы, так как в прошлом году премия не присуждалась. Вручать Нобелевские медали будут 10 декабря в Стокгольме на традиционной официальной церемонии.