Współtwórca kluczowego rozwiązania
Doktor John Goodenough to Amerykanin, który urodził się 25 lipca 1922 roku w Jenie, w Republice Weimarskiej. W 1944 roku ukończył studia matematyczne na Uniwersytecie Yale, po czym wstąpił do amerykańskiego wojska, gdzie służył jako meteorolog. Po zakończeniu wojny rozpoczął studia magisterskie na Uniwersytecie w Chicago, gdzie w 1952 roku uzyskał doktorat z fizyki. Po uzyskaniu doktoratu Goodenough przeniósł się na MIT, a tam był członkiem zespołu, który stworzył między innymi przełomową pamięć magnetyczną RAM.
Pod koniec lat 70. i na początku 80. XX wieku dr Goodenough był profesorem chemii i kierownikiem laboratorium chemii nieorganicznej na Uniwersytecie Oksfordzkim. To właśnie tam dr Goodenough przeprowadził badania, które okazały się kluczem do opracowania komercyjnych baterii litowo-jonowych.
Doktor John Goodenough rozwinął rozwiązanie opracowane wcześniej przez M. Stanleya Whittinghama. Otóż, pracując nad źródłami energii innymi niż paliwa kopalne, Whittingham odkrył bogaty w energię materiał, który postanowił wykorzystać do stworzenia katody (elektrody ujemnej) swojej baterii. Katoda ta była wykonana z disiarczku tytanu i wspólnie z anodą (elektrodą dodatnią) w formie metalicznego litu tworzyła baterię o mocy wynoszącej 2 wolty. Bateria ta była za sprawą metalicznego litu zbyt niestabilna aby móc używać jej na co dzień, jednakże posiadała ona pewną bardzo ważną cechę. Whittingham zauważył, iż katoda wykonana z disiarczku tytanu posiadała molekularne przestrzenie, w których mogły ukrywać się jony litu.
John Goodenough stworzył z kolei baterię, w której jako katodę wykorzystał tlenek kobaltu – on również posiadał wspomniane molekularne przestrzenie z jonami litu. Dzięki temu bateria cechowała się pojemnością aż dwa razy większą niż bateria Whittinghama. Dzieło Goodenougha zostało skomercjalizowane przez Sony za pośrednictwem Akiry Yoshino, który wprowadził w baterii litowo-jonowej kolejne ulepszenia, na przykład zamieniając metaliczny lit anody na węglowy materiał zwany koksem naftowym, który jedynie nasycony był jonami litu. Dzięki temu bateria stała się znacznie bezpieczniejsza.
Jeden z laureatów Nagrody Nobla
Co istotne, M. Stanley Whittingham, doktor John Goodenough i Akira Yoshino zostali w 2019 roku wspólnie nagrodzeni Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii – właśnie za swoją pracę nad bateriami litowo-jonowymi. Cóż, ci badacze z pewnością na ten zaszczyt zasłużyli. Kto wie, czy gdyby nie oni, moglibyśmy korzystać dziś z lekkich laptopów czy smartfonów i innych przenośnych urządzeń.
Oczywiście dzisiaj trwają prace nad jeszcze wydajniejszymi akumulatorami. Niemniej, baterie litowo-jonowe nadal dominują rynek.
Źródło: Uniwersytet Teksański w Austin, fot. tyt. Wikimedia Commons/Ambasada USA w Szwecji [CC BY 2.0]