Το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2019 απονεμήθηκε σε τρία άτομα από δύο χώρες την Τετάρτη 9 Οκτωβρίου 2019. Αυτοί οι τρεις επιστήμονες έχουν απονεμηθεί το Βραβείο Νόμπελ Χημείας για το έργο τους στην ανάπτυξη μπαταριών ιόντων λιθίου.
Οι τρεις επιστήμονες είναι
- Frances Arnold από τις Ηνωμένες Πολιτείες
- Τζορτζ Σμιθ από τις Ηνωμένες Πολιτείες
- Γκρέγκορι Χειμώνας από την Αγγλία
Μπαταρία ιόντων λιθίου
Η μπαταρία ιόντων λιθίου ή επίσης γνωστή ως μπαταρία ιόντων λιθίου ή LIB είναι επαναφορτιζόμενη μπαταρία (επαναφορτίστε την μπαταρία). Μέσα σε αυτήν την μπαταρία, τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο στο θετικό ηλεκτρόδιο όταν απελευθερώνεται και επιστρέφουν όταν επαναφορτίζεται.
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία της μπαταρίας, αυτές οι μπαταρίες λιθίου φορτίζονται γρηγορότερα, διαρκούν περισσότερο και έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας σε ένα ελαφρύτερο πακέτο.
Αρχή λειτουργίας μπαταρίας ιόντων λιθίου
Βασικά, η αρχή λειτουργίας των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι διαφορετική από τις αλκαλικές μπαταρίες (όπως τηλεχειριστήριο μπαταριών τηλεόρασης). Αυτή η διαφορά παρέχει ένα πολύ μεγαλύτερο πλεονέκτημα στην ανάπτυξη της μπαταρίας.
Τα ηλεκτρόδια σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου αποτελούνται από γραφίτη και οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου. Ο γραφίτης έχει ασθενέστερες ηλεκτρονικές δυνατότητες από τον ψευδάργυρο που συνήθως χρησιμοποιείται σε αλκαλικές μπαταρίες.
Το τμήμα οξειδίου του λιθίου κοβαλτίου της μπαταρίας ιόντων λιθίου, μπορεί να προσελκύσει ηλεκτρόνια πολύ πιο έντονα από το οξείδιο του μαγγανίου - το οποίο δίνει στην μπαταρία τη δυνατότητα να αποθηκεύει περισσότερη ενέργεια στην ίδια ποσότητα χώρου από τις αλκαλικές μπαταρίες.
Η λύση που διαχωρίζει τον γραφίτη και το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου περιέχει θετικά φορτισμένα ιόντα λιθίου, τα οποία σχηματίζουν και σπάνε εύκολα χημικούς δεσμούς όταν η μπαταρία αποφορτίζεται και επαναφορτίζεται.
Διαβάστε επίσης: Και πάλι απασχολημένος με τη Black Hole, ας το αναλύσουμε πιο βαθιά!
Αυτές οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να συμβούν αμφότερα, σε αντίθεση με το σχηματισμό οξειδίου του ψευδαργύρου, το οποίο αναγκάζει τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα λιθίου να ρέουν μπρος-πίσω σε πολλούς κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης.
Προκλήσεις ανάπτυξης μπαταρίας
Η διαδικασία σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου σίγουρα δεν δίνει έως και 100% αποδοτικότητα. Όλες οι μπαταρίες χάνουν τελικά την ικανότητά τους να αποθηκεύουν ενέργεια. Παρόλα αυτά, η χημική ένωση ιόντων λιθίου ήταν αρκετά ισχυρή ώστε να κυριαρχήσει στην τρέχουσα τεχνολογία μπαταριών.
Η κύρια πρόκληση στην ανάπτυξη των μπαταριών και της αποθήκευσης ενέργειας γενικά είναι η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας, έτσι οι επιστήμονες προσπαθούν να κατασκευάσουν μπαταρίες που είναι ακόμη καλύτερες από την άποψη της αποδοτικότητας αποθήκευσης.
Η αναβάθμιση μιας μπαταρίας απαιτεί την εξειδίκευση των χημικών και των φυσικών να βλέπουν αλλαγές σε ατομικό επίπεδο, καθώς και μηχανικούς και ηλεκτρολόγους μηχανικούς που μπορούν να σχεδιάσουν και να συναρμολογήσουν τις μπαταρίες που τροφοδοτούν τη συσκευή.
Αναφορά
- Αναπτύξτε την μπαταρία λιθίου 3 αυτός ο επιστήμονας κέρδισε το βραβείο Νόμπελ
- Πώς λειτουργεί η μπαταρία λιθίου στα κινητά μας τηλέφωνα
