Nobelprisen i kemi i 2019 går til de tre forskere, der står bag opfindelsen og udvikling af en af det moderne dagliglivs mest betydningsfulde opfindelser; det genopladelige lithium-ion batteri.
Nogle år har Nobel-komiteen i Stockholm i Sverige fundet frem til obskure opfindelser og deres opfindere for at finde en værdig modtager af en Nobelpris.
Ikke i år – der er det Lithium-ion batteriets opfindere, der får Nobelprisen.
Tre ældre herrer
I år går Nobelprisen i kemi til de tre forskere, der står bag udviklingen af en af de mest betydningsfulde opfindelser i moderne verdenshistorie: det genopladelige Lithium-ion (Li-ion) batteri.
Nobelprisen i kemi går i år til den 97-årige John B. Goodenough fra University of Texas, i Texas i USA, den 78-årige M. Stanley Wittingham fra Binghamton University i New York i USA og den 71-årige Akira Yoshino fra Miejo University i Nagoya i Japan.
John B. Goodenough er den ældste Nobelpris modtager nogensinde.
De tre forskere har bidraget med hver deres opfindelser og forbedringer af Lithium-ion batteriet.
En genial opfindelse
Alle batterier fungerer stort set på samme måde.
Elektroner flyder fra en negativt ladet elektrode, der kaldes en anode.
Det sker gennem et (ofte flydende) materiale, der egner sig godt til transport af elektroner.
Det kaldes en elektrolyt.
Elektronerne modtages efter turen gennem elektrolytten af en positivt ladet elektrode, en såkaldt katode.
Dette kredsløb generer energi i form af det vi kalder strøm.
Når kredsløbet i anoden, elektrolytten og katoden indkapsles i en beholder med en minus og plus pol, kan det kaldes for et batteri.
Det smarte – nogle vil sige det geniale – ved Lithium-ion batterier er at man på en meget simpel måde kan genoplade batteriet.
En opfindelse i flere trin
Stanley Whittingham arbejdede i 1970’erne for det amerikanske olieselskab Exxon, hvor han forskede i udvikling af ikke-fossile energikilder.
Under sit arbejde med forskning i superledere opdagede Whittingham det energirige materiale titanium disulfid.
Det eksperimenterede han med at bruge som den positive elektrode i det, der skulle blive lithium-batteriet.
Til den negative elektrode brugte han et materiale, hvor metallisk lithium indgår.
Lithium har en kraftig tendens til at frigive elektroner.
Det gav et mere effektivt batteri, som kunne producere 2 volt, sammenlignet med et af datidens alkaline-batterier, der producerer 1,5 volt.
John Goodenough mente, at et lithium batteri ville få større potentiale, hvis titaniumdisulfid blev udskiftet med et metaloxid.
I 1980 fandt Goodenough frem til, at med koboltoxid ville batteriet kunne producere op til fire volt.
Batterier med metallisk lthium var ikke en endelig løsning, da materialet kunne forårsage kortslutninger.
Akira Yoshino videreudviklede Goodenoughs batteri ved at bruge et kulstof-materiale kaldet petroleumskoks.
Det er ligesom koboltoxid opbygget i lag, som lithium-ioner kan lagres i.
Uvurderlig betydning
Lithium-ion batteriets betydning kan nærmest ikke overdrives.
Hele den moderne verden er i løbet af få år blevet nærmest totalt afhængig af genopladelige Lithium-ion batterier.
Overalt i infrastrukturen i den moderne verden findes der genopladelige Lithium-ion batterier.
I smartphones i lommerne på milliarder af mennesker, i virksomheder, på arbejdspladser, på hospitaler, i kroppen på patienter, i el-biler, i den civile og militære sektor, overalt i uddannelses- og forskningsverdenen anvendes der genopladelige Lithium-ion batterier.
Selv i NASAs Mars Rovers Spirit og Opportunity sidder der Lithium-ion batterier, der leverer strøm til stort set alle funktioner på de to udforskningskøretøjer.
Det er derfor Lithium-ion batteriets opfindere får nobelprisen.
En rigtig sviner
Det eneste problem ved lithium-ion batterier er de miljømæssige konsekvenser der er ved produktion af Li-ion batterier.
Udvinding af de rå-materialer, der indgår i produktion af Li-ion batterier er enormt miljø belastende, ligesom produktion af Li-ion batterier ikke ligefrem kan kaldes ‘grøn’.
Derfor forskes der intenst i udvikling af nye batterityper, der kan afløse det miljøsvineri, der desværre er en uundgåelig del af produktion og udvinding af råstoffer til produktion af Li-ion batterier.