جایزه نوبل شیمی 2019 از آن سازندگان باتری‌های لیتیوم یون شد

MacTavish · 10/10/19

نوبل شیمی 2019 از آن سازندگان باتری های لیتیوم یون شد. جان بی گودایناف، استنلی ویتنگهام و آکیرا یوشینو توانستند به صورت مشترک جایزه نوبل شیمی 2019 را دریافت کنند.

نوبل شیمی 2019 به سازندگان باتری لیتیوم یونی رسید. از گوشی های موبایل هوشمند تا لپ تاپ‌ها و بسیاری از تجهیزات الکترونیکی این روزها از باتری لیتیوم یونی استفاده می‌کنند که این باتری‌ها سبک، قابل شارژ و بسیار قوی هستند. در واقع این باتری قادر است مقدار چشمگیری از انرژی خورشیدی و انرژی بادی را ذخیره کرده و توانایی ایجاد منبعی بدون سوخت فسیلی را دارد. در سراسر دنیا برای تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی قابل حمل از باتری های لیتیوم یونی استفاده می‌شود که برای موارد مختلفی چون کار، ارتباطات، مطالعه، مشاهده ویدیو و شنیدن موسیقی در خارج از خانه به کار بشر آمده‌اند. به واسطه باتری های لیتیومی ساخت خودروهای الکتریکی با برد طولانی و قابلیت ذخیره انرژی از منابع تجدیدپذیر چون انرژی باد و خورشیدی نیز مهیا شده است.

تاریخچه ساخت باتری لیتیوم یونی

در دهه 1970 و در جریان بحران نفت اساس ساخت باتری لیتیوم یونی شکل گرفت. استنلی ویتنگهام بر روی راهکاری به تحقیق پرداخت که باعث شد فناوری‌های انرژی بدون سوخت فسیلی ایجاد شوند. وی ابررساناها را مورد تحقیق قرار داد و توانست یک ماده بسیار غنی از انرژی را کشف کند که سرانجام از آن برای ساخت یک کاتد مدرن در یک باتری لیتیوم بهره برد. چنین ماده‌ای از دی سولفید تیتانیوم ایجاد شده که در یک سطح مولکولی از فضاهایی برخوردار بوده و قادر است یون‌های لیتیوم را در خود قرار دهد. در ساخت آتد این باتری از لیتیوم فلزی استفاده شده که محرک قدرتمند برای انتشار الکترون‌ها را دارا است.

بر اساس پیش‌بینی جان گود ایناف اگر برای ساخت کاتد از سولفید فلزی به جای اکسید فلزی استفاده شود، پتانسیل بیشتری ایجاد خواهد شد. وی در سال 1980 پس از تحقیقات سیستماتیک توانست ثابت کند که اکسید کبالت با یون‌های لیتیوم قادر است به مقدار 4 ولت انرژی ارائه دهند. چنین کشفی یک موفقیت بسیار مهم محسوب می‌شد که ساخت باتری‌های بسیار قدرتمند را به همراه داشت. آکیرا یوشینو به کمک کاتد ابداعی گودایناف توانست برای نخستین بار در سال 1985 یک باتری لیتیوم یونی بسازد. وی به جای اینکه از لیتیوم راکتیو در آند استفاده کند، از کک نفتی (petroleum coke) استفاده کرد؛ کک نفتی یک ماده کربنی بوده که شبیه اکسید کبالت کاتد قادر به اتصال یون‌های لیتیوم به یکدیگر است.

سرانجام این اقدامات باعث شد تا یک باتری با دوام و سبک ساخته شود که قادر بود صدها بار شارژ شده و در عملکرد آن نیز تغییری رخ ندهد. از مزایای باتری های لیتیوم یونی می‌توان به این موضوع اشاره کرد که این باتری‌ها طبق واکنش‌های شیمیایی که قادر به تجزیه الکترودها هستند، کار نخواهند کرد، بلکه آنها بر یون‌های لیتیومی مبتنی بوده که در میان آند و کاتد در جریان هستند. باتری های لیتیوم یونی برای نخستین بار از سال 1991 روانه بازار شدند که توانستند زندگی بشر را دگرگون سازند. چنین باتری‌هایی پایه و اساس ساخت یک جامعه بدون سوخت فسیلی محسوب شده و همچنین به عنوان بزرگترین فایده برای نسل بشر شناخته می‌شوند.

مشخصات برندگان نوبل شیمی 2019

جان بی گودایناف متولد سال 1922 در آلمان بوده و هم‌اکنون استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد در دانشگاه تگزاس است. جالب است بدانید پروفسور گودایناف با 96 سال سن به عنوان مسن‌ترین برنده جایزه نوبل در تمامی ادوار محسوب می‌شود. استنلی ویتینگهام در سال 1941 در انگلیس به دنیا آمد و در حال حاضر به عنوان استاد شیمی و مدیر هر دو موسسه تحقیقات مواد و علوم مواد و برنامه مهندسی در دانشگاه بینگ‌همتون در آمریکا مشغول به فعالیت است. گفتنی است این دانشگاه قسمتی از دانشگاه ایالتی نیویورک محسوب می‌شود. همچنین در همین دانشگاه نیز ویتینگهام 77 ساله به عنوان استاد شیمی نیز فعالیت دارد. آکیرا یوشینو در سال 1948 در ژاپن متولد شد که او را هم‌اکنون به عنوان یکی از اعضای شرکت آساهی کازیی و استاد دانشگاه Meijo در ژاپن می‌شناسند.