Lithium-iontové baterie: Transformují moderní svět
Úvod
Nobelova cena za chemii je prestižní ocenění, které uznává průkopnické příspěvky v oboru. Letos byla cena udělena třem vědcům za jejich práci na vývoji lithium-iontových baterií, technologie, která způsobila revoluci v moderní společnosti.
Počátky lithium-iontových baterií
Vývoj lithium-iontových baterií lze vysledovat až k ropné krizi v 70. letech 20. století. S růstem cen benzinu začali vědci zkoumat alternativní zdroje energie a opatření na úsporu energie. Jedním z těchto vědců byl M. Stanley Whittingham, který v té době studoval supravodiče.
Whittinghamův výzkum ho přivedl k objevu energeticky bohatého materiálu zvaného disulfid titaničitý, který mohl ukládat lithium-ionty. Vytvořil baterii, ve které byla část anody vyrobena z kovového lithia. Tato baterie byla významným pokrokem oproti tehdejším kyselinovým bateriím, ale byla nestabilní a náchylná k explozi.
Zdokonalení a komercializace
V roce 1980 John B. Goodenough vylepšil Whittinghamův koncept hledáním alternativ k disulfidu titaničitému. Zjistil, že oxid kobaltnatý by mohl dělat totéž a produkovat ještě více energie. V roce 1985 Akira Yoshino nahradil kovové lithium v baterii petrolejovým koksem vrstveným lithium-ionty, čímž baterii zabezpečil.
V roce 1991 byla lithium-iontová baterie dostatečně stabilní pro komercializaci. Společnost Sony uvedla na trh první dobíjecí lithium-iontové baterie a tato technologie si rychle získala místo na trhu spotřební elektroniky.
Vliv na moderní společnost
Lithium-iontové baterie měly hluboký vliv na moderní společnost. Jsou hlavním prvkem mobilních telefonů, notebooků a dalších přenosných zařízení. Mohou být také rozšířeny pro napájení elektromobilů a systémů obnovitelné energie.
Schopnost lithium-iontových baterií ukládat velké množství energie v kompaktním a lehkém provedení umožnila vývoj nových technologií a aplikací. Například lithium-iontové baterie se používají v implantovaných kardiostimulátorech a dalších lékařských přístrojích.
Výzvy a budoucí vývoj
Přes své rozšířené používání čelí lithium-iontové baterie některým výzvám. Poptávka po lithiu rychle roste a těžba tohoto kovu může mít negativní dopady na životní prostředí a společnost. Také kobalt je nedostatkovým zbožím a jeho těžba je spojována s porušováním lidských práv a ničením životního prostředí.
Vědci pracují na vývoji nových technologií baterií, které jsou udržitelnější a méně závislé na lithiu a kobaltu. Jedním ze slibných přístupů jsou pevné baterie, které používají pevné elektrolyty místo kapalných elektrolytů. Pevné baterie jsou nehořlavé a mají delší životnost než lithium-iontové baterie.
Závěr
Vývoj lithium-iontové baterie je důkazem síly vědeckého výzkumu transformovat svět. Tato technologie umožnila vývoj nových průmyslových odvětví a aplikací a nadále hraje klíčovou roli v přechodu k udržitelnější budoucnosti.
