John B. Goodenough จาก University of Texas at Austinเว็บสล็อตออนไลน์, M. Stanley Whittingham จาก Binghamton University ในนิวยอร์ก และ Akira Yoshino จาก Asahi Kasei Corporation ในโตเกียวและมหาวิทยาลัย Meijo ในเมืองนาโกย่า ประเทศญี่ปุ่น ได้รับรางวัลจากผลงานการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน . แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้น้ำหนักเบาเหล่านี้ให้พลังงานทุกอย่างตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าและจักรยาน และให้วิธีการเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนแต่ชั่วคราว เช่น แสงแดดและลม
Olof Ramström นักเคมีจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ โลเวลล์
และสมาชิกของคณะกรรมการโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2019 กล่าวว่า “แบตเตอรี่นี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อสังคมของเรา” 9 ตุลาคมในระหว่างการประกาศรางวัลโดย Royal Swedish Academy of Sciences ในสตอกโฮล์ม “เป็นที่แน่ชัดว่าการค้นพบผู้ได้รับรางวัลทั้งสามของเราทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จริงๆ เป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติอย่างแท้จริง”
ผู้ได้รับรางวัลใหม่เหล่านี้จะแบ่งเงินรางวัล 9 ล้านโครนสวีเดน (ประมาณ 900,000 ดอลลาร์) อย่างเท่าเทียมกัน กู๊ดอีนาฟ ในวัย 97 ปี เป็นบุคคลที่เก่าแก่ที่สุดที่เคยได้รับรางวัลโนเบล
Yang Shao-Horn นักเคมีและวิศวกรของ MIT กล่าวว่า “จอห์นเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่ง มีสัญชาตญาณที่เหลือเชื่อ และเป็นบุคคลที่ยอดเยี่ยม ผู้สร้างแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรุ่นต่อรุ่นด้วยทัศนคติเชิงบวก ความซื่อสัตย์ และความอยากรู้อยากเห็นอย่างไร้ขอบเขต”
แบตเตอรี่เก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปของพลังงานเคมี และมีสามส่วนหลัก: อิเล็กโทรดสองขั้ว (ขั้วบวกหรือขั้วลบ และขั้วลบ และขั้วบวก) และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยให้ไอออนเคลื่อนที่ภายในแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาเคมีที่ปลายด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ในขั้วบวก จะปล่อยอิเล็กตรอนที่เดินทางผ่านวงจรไปยังปลายอีกข้างหนึ่ง และถูกขั้วแคโทดยอมรับ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่สามารถจ่ายไฟให้กับไฟฉาย โทรศัพท์มือถือ หรือรถยนต์ได้
Alessandro Volta สาธิตแบตเตอรี่ไฟฟ้าก้อนแรกในปี 1800
และนักวิทยาศาสตร์ต่างก็เรียกร้องที่จะสร้างแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นนับตั้งแต่นั้นมา ส่วนใหญ่โดยการค้นหาวัสดุแอโนดที่สามารถปล่อยอิเล็กตรอนได้มากขึ้น และหาวัสดุแคโทดที่สามารถดึงดูดพวกมันได้ดีขึ้น
ในปี 1970 Whittingham เริ่มทดลองกับลิเธียมเป็นวัสดุแอโนด เพราะมันมีน้ำหนักเบามาก และปล่อยอิเล็กตรอนและลิเธียมไอออนที่มีประจุบวกออกมาอย่างรวดเร็ว แผนผังแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ของเขาใช้แคโทดที่ทำจากไททาเนียมไดซัลไฟด์ ซึ่งมีหลายชั้นที่สามารถกักเก็บไอออนลิเธียมที่ปล่อยออกมาจากแอโนดได้ ขณะทำงานร่วมกับบริษัทพลังงาน Exxon วิตติงแฮมได้รวมโลหะลิเธียมและไทเทเนียมไดซัลไฟด์ไว้ในแบตเตอรี่เพื่อสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมก้อนแรก แบตเตอรี่ของเขามี 2 โวลต์
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน Whittingham
เอ็ม. สแตนลีย์ วิตติงแฮม คิดค้นแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้เครื่องแรก (ตามภาพประกอบ) โดยใช้แคโทดของไททาเนียมไดซัลไฟด์ เมื่อใช้แบตเตอรี่ 2 โวลต์นี้ อิเล็กตรอนจากขั้วบวกของลิเธียมโลหะจะไหลผ่านวงจรเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์ภายนอก ขณะที่ไอออนลิเธียมไอออนบวกจะไหลจากแอโนดผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังแคโทด ที่นั่น ไอออนบวกสามารถแนบชิดระหว่างชั้นของไททาเนียมไดซัลไฟด์ได้ การชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ทำให้ลิเธียมไอออนเหล่านี้ไหลกลับผ่านแบตเตอรี่ไปยังตำแหน่งเริ่มต้นในขั้วบวก
© JOHAN JARNESTAD/สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน
แต่โลหะลิเธียมที่ประกอบด้วยแอโนดดั้งเดิมของวิททิงแฮมมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องที่เรียกว่าเดนได รต์ ( SN: 10/26/17 ) ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจรและระเบิดได้ ดังนั้นนักพัฒนาจึงเพิ่มอะลูมิเนียมลงในลิเธียมแอโนดและเปลี่ยนสารอิเล็กโทรไลต์ที่ประกบระหว่างแอโนดและแคโทดเพื่อทำให้แบตเตอรี่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน
จากนั้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษ 1980 Goodenough พยายามปรับปรุงแคโทดของ Whittingham โดยใช้โคบอลต์ออกไซด์แทน วัสดุนี้มีชั้นเหมือนไททาเนียมไดซัลไฟด์ แต่สามารถเก็บไอออนไว้ภายในชั้นได้ นวัตกรรมของ Goodenough เพิ่มศักย์ไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นสองเท่าเป็น 4 โวลต์ “การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในโลกของแบตเตอรี่” Ramström กล่าวระหว่างการแถลงข่าว (สมาร์ทโฟนจำนวนมากในปัจจุบันใช้แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 4 โวลต์) แต่แบตเตอรี่ยังคงใช้ลิเธียมเมทัลเป็นแอโนด
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ดีเพียงพอ
John Goodenough ปรับปรุงการออกแบบแบตเตอรี่ของ M. Stanley Whittingham โดยใช้แคโทดโคบอลต์ออกไซด์ซึ่งเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า
© JOHAN JARNESTAD/สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน
ในปี 1985 โยชิโนะได้สำรวจโดยใช้ผลพลอยได้จากการผลิตน้ำมันที่เรียกว่าปิโตรเลียมโค้กเป็นแอโนด เช่นเดียวกับโคบอลต์ออกไซด์ ปิโตรเลียมโค้กถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ และแม้ว่าจะไม่ได้ทำมาจากลิเธียม แต่ก็สามารถเก็บกักลิเธียมไอออนไว้ได้เมื่อชาร์จ เมื่อจับคู่กับแคโทดของ Goodenough วัสดุแอโนดของ Yoshino ส่งผลให้แบตเตอรี่ขนาด 4 โวลต์ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น ทนทานยิ่งขึ้น น้ำหนักเบาและชาร์จซ้ำได้ การออกแบบพื้นฐานดังกล่าวถูกใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดเป็นครั้งแรกในปี 2534สล็อตออนไลน์
