פרס נובל לכימיה לשנת 2019 הוענק לשלושה אנשים משתי מדינות ביום רביעי 9 באוקטובר 2019. לשלושת המדענים הללו הוענק פרס נובל לכימיה על עבודתם בפיתוח סוללות ליתיום-יון.
שלושת המדענים הם
- פרנסס ארנולד מארצות הברית
- ג'ורג 'סמית מארצות הברית
- גרגורי וינטר מאנגליה
סוללת ליתיום-יון
סוללת ליתיום יון או המכונה גם סוללת ליתיום או LIB היא סוללה נטענת (טען סוללה). בתוך סוללה זו, יני ליתיום עוברים מהאלקטרודה השלילית לאלקטרודה החיובית כשהיא משוחררת, וחוזרת כשהיא נטענת.
בהשוואה לטכנולוגיית הסוללות המסורתית, סוללות ליתיום אלה נטענות מהר יותר, מחזיקות מעמד זמן רב יותר ובעלות צפיפות הספק גבוהה יותר למשך חיי סוללה ארוכים יותר באריזה קלה יותר.
עקרון עבודה של סוללת ליתיום-יון
ביסודו של דבר, עקרון העבודה של סוללות ליתיום יון שונה מסוללות אלקליין (כגון סוללות טלוויזיה מרחוק). הבדל זה מספק יתרון גדול בהרבה בפיתוח הסוללה.
האלקטרודות בסוללת ליתיום יון מורכבות מגרפיט ותחמוצת קובלט. לגרפיט יכולות אלקטרוניות חלשות יותר מאשר אבץ המשמש בדרך כלל בסוללות אלקליין.
חלק תחמוצת הקובלט של ליתיום בסוללת ה- Li-Ion, מסוגל למשוך אלקטרונים בצורה הרבה יותר חזקה מאשר תחמוצת המנגן - מה שמקנה לסוללה את היכולת לאגור יותר אנרגיה באותו שטח מאשר סוללות אלקליין.
התמיסה המפרידה בין תחמוצת גרפיט וליתיום קובלט מכילה יוני ליתיום טעונים באופן חיובי, אשר יוצרים בקלות ושוברים קשרים כימיים כאשר הסוללה מתרוקנת וטוענת מחדש.
קרא גם: שוב עסוק בחור שחור, בוא נסקור את זה יותר לעומק!
תגובות כימיות אלו יכולות להתרחש בשני הכיוונים, בניגוד ליצירת תחמוצת אבץ, הגורמת לזרם אלקטרונים ויוני ליתיום הלוך ושוב במחזורי טעינה ופריקה רבים.
אתגרי פיתוח סוללות
התהליך על סוללת ליתיום יון בהחלט לא נותן יעילות של 100%. בסופו של דבר כל הסוללות מאבדות את יכולתן לאגור אנרגיה. למרות זאת, התרכובת הכימית של לי-יון הייתה חזקה מספיק כדי לשלוט בטכנולוגיית הסוללות הנוכחית.
האתגר העיקרי בפיתוח סוללות ואחסון אנרגיה באופן כללי הוא היכולת לאגור אנרגיה, ולכן מדענים מנסים לבנות סוללות שהן אפילו טובות יותר מבחינת יעילות האחסון.
שדרוג סוללה דורש מומחיות של כימאים ופיזיקאים לראות שינויים ברמה האטומית, כמו גם מהנדסי מכונות וחשמל שיכולים לתכנן ולהרכיב את חבילות הסוללה שמניעות את המכשיר.
התייחסות
- פיתחו את סוללת הליתיום 3 המדען הזה זכה בפרס נובל
- כיצד פועלת סוללת ליתיום מדליקה את הטלפונים הסלולריים שלנו
