Wyższe napięcie i mniejsza cena. Nobel za wynalazek, który prawie każdy ma w kieszeni

Bez wynalazku baterii litowo-jonowych nie byłoby takich smartfonów jak dzisiaj, dronów i samochodów elektrycznych. Królewska Szwedzka Akademia Nauk słusznie nagrodziła w tym roku twórców przełomowego wynalazku: Brytyjczyka M. Stanleya Whittinghama, Amerykanina Johna B. Goodenougha i Japończyka Akirę Yoshino.

Zaczęło się w latach 70. ubiegłego wieku. Kryzys naftowy zmusił świat do poszukiwania alternatywnych źródeł energii – po raz pierwszy wyraźnie zrozumiano, że nie można opierać przyszłości energetyki wyłącznie na paliwach kopalnych. Stanley Whittingham badał wtedy nadprzewodniki i opracował koncepcję pierwszej baterii litowo-jonowej.

Jego wynalazek miał już najważniejsze pozytywne cechy takiej konstrukcji. Istota działania akumulatora litowo-jonowego sprowadza się do przepływu jonów litu pomiędzy anodą a katodą, a nie na reakcjach chemicznych rozkładających elektrody, jak we wcześniejszych konstrukcjach baterii. Dlatego akumulatory litowo-jonowe można ładować setki razy, zanim pogorszy się ich jakość. Są też lekkie i wytrzymałe.

Whittingham wymyślił, by wykonać anodę w nowej baterii głównie z litu, a katodę – i to było tu najtrudniejsze - z dwusiarczku tytanu. Taka bateria zaczęła działać, ale miała poważne wady – potencjał nie większy niż 2 V i wysokie koszty budowy. Pierwszy krok został jednak wykonany.

CZYTAJ TEŻ: Łatwo uszkodzić baterię niepoprawnie ładując smartfon. Oto jak robić to właściwie [PORADNIK]

Wyższe napięcie i mniejsza cena

Kilka lat później nad baterią litowo-jonową pochylił się i to z sukcesem John Goodenough. W 1980 roku po systematycznych poszukiwaniach zamienił katodę z dwusiarczku tytanu na wykonaną z tlenku kobaltu. To spowodowało, że cena konstrukcji spadła i, co jeszcze ważniejsze, wzrósł potencjał akumulatora z 2 do 4 V.

Ale do rynkowego debiutu była jeszcze dość daleka droga – baterie nadal były drogie. I tu do pracy zabrał się Akira Yoshino. W 1985 r. stworzył pierwszą komercyjnie opłacalną baterię litowo-jonową – najważniejsze w tej konstrukcji było zastosowanie w anodzie koksu naftowego zamiast reaktywnego litu – to materiał węglowy.

Ten wynalazek na warsztat wzięło Sony i wprowadziło na rynek w 1991 roku pierwsze baterie litowo-jonowe oparte na pomyśle Yoshino. Rok później pojawiła się pierwsza konkurencja – baterie A&T Battery, spółki joint venture Asahi Kasei i Toshiby.

To rewolucja w ładowaniu elektronicznych urządzeń przenośnych

Nie ma żadnej przesady w stwierdzeniu, że wynalazek tegorocznych noblistów rozpoczął kolejny ważny etap rewolucji technologicznej – tym razem związanej z rozwojem urządzeń przenośnych, telekomunikacji, energetyki i elektromobilności.

Dzięki bateriom litowo-jonowym mamy smartfony, tablety i smartwatche, które ładujemy tylko raz na dobę lub jeszcze rzadziej. Dzięki tym bateriom wchodzimy w erę samochodów elektrycznych o rozsądnym zasięgu.

Dzięki przełomowym akumulatorem mamy też drony i budowane są coraz większe magazyny energii – te idealnie współgrają z odnawialnymi źródłami energii (farmami wiatrowymi i instalacjami fotowoltaicznymi) i zapowiadają dość szybki koniec energetyki opartej na spalaniu paliw kopalnych.

Czy nie zabraknie nam litu?

Co oczywiste do produkcji baterii litowo-jonowych potrzeba dużo litu – np. w wypadku raczej małego ogniwa o pojemności 20 kWh do samochodów elektrycznych potrzeba go około 3 kg.

W związku z tym zapotrzebowanie na lit rośnie – w końcu samochody elektryczne dopiero zaczynają wjeżdżać do salonów i na ulice. Światowe zużycie litu – w postaci węglanu litu - w 2017 r. wynosiło 211 tys. ton. W ubiegłym roku wzrosło o niemal jedną czwartą, a do roku 2025 może wzrosnąć do około 850 tys. ton. Mimo tego raczej go nie zabraknie.

Lit jest wydobywany na większą skalę w kilku miejscach - najwięcej w Australii , gdzie od 2017 roku do połowy tego roku powstało sześć nowych kopalń. Poza tym lit wydobywa Chile, Argentyna, Chiny, Zimbabwe i USA. Obiecujące są też złoża w Boliwii. Cenny metal chcą też wydobywać Czechy i Serbia. Mówi się też o dużych jego złożach w Afganistanie.

Tekst pochodzi z bloga PortalTechnologiczny.pl.

Więcej o:
Komentarze (14)
Zabraknie surowca do baterii litowo-jonowych? Nobel za wynalazek, który prawie każdy ma w kieszeni
Zaloguj się
  • siguurd

    Oceniono 6 razy 4

    Szkoda, że w artykule nie podkreślono potrzeby recyklingu urządzeń z bateriami i baterii.

  • jan.go

    Oceniono 5 razy 1

    "Bez wynalazku baterii litowo-jonowych nie byłoby takich smartfonów jak dzisiaj, dronów i samochodów elektrycznych " Takich jak dzisiaj by nie było ale by były Samochody elektryczne były juz w wieku XIX a drony nawet w Składnicy Harcerskiej i co ciekawe dzisiejsze samochody elektryczne nie maja dużo większego zasięgu Wniosek To nie to co szukamy

  • anna.pcz

    Oceniono 13 razy 1

    Kurdupel mebluje nam kraj a oni zajmują się w redakcji tym że Nobla dają za coś znanego od lat...

  • chamsolo

    0

    Dajcie spokój ze skansenem wielkie halo kilka godzin ładowania i 150 km zasięgu w realu a zima jeszcze gorzej .dopiero bateria metal-powietrze cos zmieni

  • jezierskiadam

    Oceniono 6 razy 0

    Coraz częściej przyznawane noble za wynalazki świadczą o:
    1) Kryzysie nauki.
    2) Ostrożności Komitetu Noblowskiego obawiającego się kompromitacji.

  • taborex

    Oceniono 2 razy -2

    A co będziemy robić, gdy skończy się lit?
    Jak zutylizować taką baterię ?

Aby ocenić zaloguj się lub zarejestrujX