Рождение беспроводной энергии.
Телефонный звонок на скамейке в парке, проверка электронной почты на нашем ноутбуке во время поездки на поезде, видеосъемка во время прогулки по улице. Это жесты, которые стали частью нашей повседневной жизни, были немыслимы еще несколько десятилетий назад.
Первые литий-ионные батареи появились на рынке в 1991 году и с тех пор изменили нашу жизнь, позволили разрабатывать беспроводные технологии, электромобили и системы на основе устойчивых источников энергии.
Исследование литиевых батарей.
Первые исследования по литиевым батареям начались в 1970-х годах, в период серьезного энергетического кризиса, вызванного резким ростом цен на сырую нефть. В то время Стэнли Уиттингем, занимавшийся разработкой технологий, не зависящих от ископаемых видов топлива, разработал аккумулятор, оснащенный анодом металла лития и катодом дисульфида титана, материал, который мог вместить в себя ионы лития.
Так родился первый прототип литиевой батареи, огромный потенциал которой сразу же стал очевиден: литий на самом деле является очень легким металлом, идеально подходящим для изготовления батарей с высокой плотностью энергии. Однако разработанная компанией Whittingham модель батареи не подходила для крупномасштабного применения из-за проблем безопасности, связанных с высокой реакционной способностью лития.
Следующим шагом в развитии еще более безопасных и мощных литиевых батарей стал Джон Гуденаф, который в 1980-х годах продемонстрировал, что кобальт-оксид, перемежающийся с ионами лития, является очень эффективным катодом, способным развивать до 4 вольт. Преимущество создания первой литиевой батареи, поступившей на рынок, принадлежит японской компании Akira Yoshino: из модели Джона Гуденау была разработана батарея, анод которой состоял не из металлического лития, а из графита - материала, который, как и оксид кобальта, может содержать ионы лития, распыленные между его сетками.
Это привело к появлению необычайно легкой и прочной батареи, которую можно было заряжать сотни раз, прежде чем она пришла в негодность.
По сравнению с обычными батареями, литий-ионные батареи не основаны на химических реакциях, которые приводят к постепенному износу и истощению электродов. Их работа основана на потоке ионов лития, перемещающихся туда-сюда между анодом и катодом в реверсивном режиме, что позволяет повторять многочисленные циклы разряда и зарядки аккумулятора.
Литиевые батареи: проблема устойчивого развития.
Внедрение литиевых батарей не только позволило разработать беспроводные технологии, но и дало новую жизнь управлению и эксплуатации устойчивых источников энергии, способных уменьшить зависимость от ископаемых видов топлива.
Например, благодаря литиевым батареям фотоэлектрические системы могут накапливать электроэнергию в течение дня, что позволяет нам использовать ее в ночное время. Поэтому присуждение Нобелевской премии литиевым батареям можно рассматривать как четкий сигнал о необходимости повышения осведомленности о проблеме энергетической устойчивости и, в более общем плане, об изменении климата.
Однако при разработке портативных устройств и устойчивой энергетики нельзя игнорировать проблему доступности материалов, используемых для таких технологий. Например, доступность лития ограничена определенными районами планеты, такими как Южная Америка.
Кроме того, на сегодняшний день литий уже фигурирует в числе элементов, которые могут возникнуть в будущем. Его отсутствие в скором времени может стать одной из наиболее острых социально-экономических проблем. В условиях широкого использования электромобилей и других технологических инструментов необходимо будет продумать альтернативные материалы и стратегии.