Профессор МГУ прокомментировал Нобелевскую премию по химии

9 октября в Стокгольме огласили имена нобелевских лауреатов по химии. Ими стали Джон Гуденаф (США), Стэнли Уиттингем (Великобритания) и Акире Йошино (Япония) с формулировкой «за разработку литий-ионных батарей». Заведующий кафедрой электрохимии МГУ профессор Евгений Антипов, сотрудничавший с объявленными нобелевскими лауреатами, пояснил их вклад в развитие науки и как их открытия перевернули нашу жизнь.

«Уиттингем в 70-е годы показал возможность обратимой интеркаляции лития, то есть внедрение-извлечение лития в слоистых сульфидных материалах переходных металлов. То есть с помощью этого происходит внедрение и извлечение лития — и то же самое с электронами. Эти сульфидные материалы, в отличие от кислотных аккумуляторов, где вещества преобразуются, растворяются, работают без изменения кристаллической решетки. В них изменяется концентрация ионов лития и, соответственно, количество электронов в зоне проводимости, а также степень окисления переходного металла. Уиттингем показал принципиальную возможность, но характеристики были невысокими, сопоставимыми со свинец-кислотными аккумуляторами. Индустрии не было смысла пойти по новому пути.

А Джон Гуденаф в 80-е, работая с командой в Кембридже, показал, что для извлечения-внедрения лития можно использовать сложный оксид кобальта и лития LiCoO₂. И его фундаментальная работа, она так и называется «LiCoO₂ как катодный материал для литий-ионных аккумуляторов с высокой удельной энергией» (то есть гораздо большую энергию можно на единицу массы накапливать), она, собственно во многом и задала направление работ. Но без пары, без анодного материала, который бы обеспечивал устойчивую работу катодного, аккумулятор бы не появился. И вот японский коллега предложил углеродный материал, в который можно так же обратимо внедрять и извлекать литий.

Первый показал принципиальную возможность, второй показал пригодность соединения LiCoO₂ для этих целей, а третий коллега вот нашел «супружескую пару», которая как раз и использовалась потом в коммерческом продукте компании Sony с 1991 года. И сейчас это миллиарды устройств, много миллиардов. Сейчас стремительно развивается рынок электромобилей, идет развитие возобновляемой энергетики, создаются новые солнечные элементы, ветряные генераторы. Они выдают много энергии, которую надо где-то быстро сохранить. И вот ионные аккумуляторы позволяют это сделать. Они работают в широком диапазоне температур, практически не теряют заряд, при этом могут быть компактными. Это поменяло и современную энергетику, транспорт, даже рыбацкие лодки уже работают на литий-ионных аккумуляторах. Это поменяло во многом нашу жизнь».