Нобелевский аккумулятор

С.М. Комаров

pic_2019_11_14.jpgПремию по химии за 2019 год Нобелевский комитет присудил американцу Джону Гуденафу (Оксфордский университет, Великобритания), англичанину Стэнли Уиттингему (Университет штата Нью-Йорк в Бингемтоне, компания «Эксон», США) и японцу Ёсино Акире (Нагойский университет Мэйдзё, корпорации «Асахи Касеи», Япония). А создали они своими совместными усилиями одно из чудес двадцатого века — литий-ионный аккумулятор. Тот самый, что обеспечил информационную революцию первого десятилетия века двадцать первого.

Все мобильные средства связи получили такое распространение именно благодаря стремительному прогрессу источников энергии, ведь еще в середине девяностых мобильный телефон был редкостью и представлял собой увесистый чемоданчик, который нужно было носить в руке, но никак не в кармане или дамской сумочке. Аккумуляторную революцию начала компания «Сони», и относительно недавно, в начале 90-х, она стала использовать литий-ионные аккумуляторы в своей переносной электронике. В общем, если бы не работы лауреатов 2019 года, не было бы у нас всего того разнообразия мобильных устройств, а связь осуществлялась преимущественно через стационарные компьютеры и телефоны. Что же сделал каждый из этих исследователей? Вот как на этот вопрос отвечает член-корреспондент РАН Е.В.Антипов, заведующий кафедрой электрохимии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, который и сам сотрудничал с нынешними нобелевскими лауреатами:

«Стэнли Уиттингем в 70-х годах XX века показал возможность обратимого внедрения-извлечения лития в слоистых сульфидных материалах переходных металлов. В отличие от кислотных аккумуляторов, где вещества преобразуются, растворяются, эти сульфидные материалы работают без изменения кристаллической решетки. В них изменяется концентрация ионов лития и, соответственно, количество электронов в зоне проводимости, а также степень окисления переходного металла. Уиттингем показал принципиальную возможность, но характеристики были невысокими, сопоставимыми со свинец-кислотными аккумуляторами. Индустрии не было смысла идти по новому пути.

А Джон Гуденаф в 80-е показал, что в качестве материала для стока лития можно использовать сложный оксид LiCoO2. Его фундаментальная работа так и называется “LiCoO2 как катодный материал для литий-ионных аккумуляторов с высокой удельной энергией”; она во многом и задала направление работ. Но без пары, без анодного материала, способного обеспечивать устойчивую работу катода, аккумулятор не появился бы. Японский коллега предложил углеродный материал, в который можно обратимо внедрять и извлекать литий.

Первый показал принципиальную возможность, второй выявил пригодность соединения LiCoO2 для этих целей, а третий нашел “супружескую пару”, которая как раз и появилась в коммерческом продукте компании “Сони” в 1991 году. Такие аккумуляторы во многом поменяли нашу жизнь».

Разные разности
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...