13 декабря Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) Калининграда в рамках проекта «Научное антикафе» провел встречу с Яковом Масютиным, кандидатом химических наук, доцентом Института живых систем БФУ им. И.Канта.

В этот раз предметом обсуждения стала Нобелевская премия по химии 2019 года. В этом году её получили трое ученых, сделавших в свое время важные последовательные шаги в изобретении и совершенстве своего открытия: Стэнли Виттингхэм, Джон Гуденаф и Акира Ёсино. Все они стали лауреатами «за разработку технологии литий-ионных батарей».

Как замечает спикер в начале лекции: «Благодаря им у нас есть мир, который можно перезарядить».

«Литий-ионные батареи есть в каждом доме, спектр их использования чрезвычайно велик: они питают не только мелкую электронику (мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки), но и даже большие электрические автомобили и гигантские авиалайнеры; могут запасать большое количество энергии, получаемой из альтернативных источников, что важно в контексте использования исчерпаемых источников и ресурсов, даваемых природой; также бесспорными преимуществами литий-ионных батарей являются их перезаряжаемость и малый вес», — делится Яков Масютин.

Основы разработки технологии ещё в 70-е годы прошлого столетия заложил Стэнли Виттингхэм. Во времена нефтяного кризиса люди задумывались о новых источниках энергии. Виттингхэм изучал сверхпроводники, а существовали на тот момент всего 2 типа аккумуляторов: свинцовые и никель-кадмиевые.

«В 1976 году изобретенные Виттингхэмом аккумуляторы в ограниченном количестве стали производиться для швейцарских часов. Здесь к развитию литий-ионной батареи подключился Джон Гуденаф. Он усовершенствовал потенциал катода устройства, заменив сульфид металла на его оксид в составе, а также искал оксид, который давал бы достаточно высокое напряжение. И остановился на оксиде кобальта, дававшем напряжение уже в 4 вольта», — рассказывает спикер.

Ещё одним нововведением Гуденафа стала технология производства батареи в разряженном, а не заряженном состоянии, так называемая «батарея Гуденафа».

Тем временем, японские компании активно нуждались в долговечных и мощных батареях для инновационной электроники. Ученый Акира Ёсино взял за основу разработку Джона Гуденафа, модернизировал анод батареи, что послужило созданием первого легкого, износоустойчивого (около 500 циклов зарядки) и коммерчески рентабельного литий-ионного аккумулятора в 1985 году. Чтобы предотвратить все взрывоопасные свойства батарей, Ёсино заменил металлический литий в составе анода на углеродный материал нефтяной кокс.

Интересные выводы делает Яков Масютин по итогу своего рассказа о развитии вопроса литий-ионных батарей: «На сегодняшний день  литий-ионные аккумуляторы по-прежнему не имеют конкурентоспособных альтернатив. Однако, надо понимать, что литий – редкий металл в земной коре, территориально залегающий на определенных территориях. То есть является стратегическим ресурсом и даже сравним с нефтью и газом. Поэтому, уже сейчас ученые ищут технологии, которые придут на смену, когда мы исчерпаем возможности литий-ионных аккумуляторов. Среди них, например, натриевые, алюминий-ионные и литий-воздушные батареи».

«Научное антикафе» – научно-популярный проект ИЦАЭ Калининграда, основными отличительными особенностями которого являются ориентированность на интеллектуальный досуг и некоммерческий характер мероприятий. В его рамках действуют клубы по интересам: настольные игры, «Что? Где? Когда?», головоломки, научно-популярная библиотека и показы научно-популярных фильмов с их последующим обсуждением.