За что присудили Нобелевскую премию по химии в 2019 году? Объясняем просто

Нобелевскую премию по химии в 2019 году присудили Джону Гуденафу, Стэнли Уиттенгему и Акире Ёсино

Нобелевскую премию по химии в 2019 году получили трое учёных за изобретение литий-ионных батареек, так что на этот раз заслуги лауреатов может оценить каждый, кто пользуется смартфоном. Именно такие аккумуляторы сделали технику по-настоящему портативной.

Первый литий-ионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году, а теперь жизнь без них представить невозможно. Аккумуляторы работают за счёт химических реакций, обмена электронами между атомами. Электроны выходят из отрицательного электрода и возвращаются в положительный, а энергия от этого процесса превращается в электричество.

Главное достижение нобелевских лауреатов в том, что они придумали структуру аккумулятора и собрали работающую систему.

В основе таких аккумуляторов лежит эффект интеркаляции, который открыл в 1970-х Стэнли Уиттенгем. Интеркаляция — это обратимое включение молекулы между другими молекулами. Уиттенгем понял, что некоторые вещества могут сохранить структуру, если впитают в себя ионы металлов. Но учёный работал не с литием, а с танталом и титаном, у которых ниже электрический потенциал. Этот потенциал как раз и зависит от того, насколько легко ионы металлов могут впитаться в материал.

Джон Гуденаф заменил титан на кобальт и добился двукратного увеличения потенциала и ёмкости аккумулятора. Оставалась проблема со вторым электродом, где во время заряда аккумулятора должен был накапливаться литий. Химики пытались использовать в качестве отрицательного электрода сам металл, но это приводило к пожарам.

Проблему в 1986 году решил Акира Ёсино, применив в качестве отрицательного электрода сначала нефтяной кокс, а затем графит.