Despre premiul Nobel pentru chimie 2019

Contribuția celor trei laureați este uriașă: practic toate bateriile pe care le folosim astăzi în mod curent se bazează pe tehnologiile lor dar sunt și un exemplu despre cum crizele mobilizează cele mai briliante minți și, în final, duc la un avans tehnologic remarcabil.
Să vedem ce au inventat cei trei:
Stanley Wittingham, în plină criză a petrolului din anii 70 a inventat o baterie care avea ca anod, unul dintre capetele bateriei, litiu metalic, iar drept catod, celălalt capăt, disulfură de titaniu, care avea calitatea remarcabilă de a intercala, la nivel molecular, ioni de litiu. Chiar dacă producea un potențial mare, de doi volți, această baterie avea o problemă majoră: litiul metalic era prea exploziv pentru a avea o baterie viabilă comercial. S-a ajuns chiar în situația în care laboratorul în care se făceau experiențele, care din când în când explodau, să fie amenințat cu plata produselor care serveau la stingerea focului cauzat.

Principiul însă fusese demonstrat, iar în anii 80, al doilea laureat Nobel, John Goodenough, a prezis că e mai bine să folosim oxizi în loc de disulfuri și a demonstrat că oxidul de cobalt cu ioni de litiu intercalați poate da un potențial dublu față de bateriile lui Wittingham, anume de până la 4 volți. Nu era încă rezolvată problema anodului de litiu care, ca în bateria lui Wittingham era exploziv. Cinci ani mai târziu, japonezul Akira Yoshino rezolva problema utilizării litiului metalic, înlocuindu-l cu un soi de cocs, deșeu de la rafinarea petrolului, care, și el, putea să intercaleze ioni de litiu. Prin urmare, curentul era dat de migrarea ionilor de litiu din coca de la anod către oxidul de cobalt de la catod.

Particularitatea ionilor de litiu, anume faptul că sunt foarte mici la scală atomică, deci pot fi ușor intercalați atât la anod cât și la catod, permite ca aceste baterii să poată să fie reîncărcate: când băgați telefonul în priză, toți ionii de litiu care pe parcursul utilizării telefonului au migrat de la anod la catod, migrează acum în sens invers, ”încărcând” bateria. Tehnologia pe care cei trei au dezvoltat-o permite mii de reîncărcări fără ca performanțele bateriilor să scadă și, desigur, a fost ameliorată inclusiv pentru a fi mai bună cu mediul înconjurător: oxidul de cobalt a fost, de exemplu, înlocuit cu fosfatul de fier, mult mai puțin nociv. Până în momentul de față nu au fost descoperite variante mai bune, iar progresul nu va fi ușor, pentru că litiul este candidatul ideal grație atât mărimii sale cât și sarcinii electrice.
Mai multe detalii găsiți pe siteul premiilor Nobel de unde am preluat și eu niște informații și imaginea de mai jos.