Знаете, что общего у вашего смартфона, ноутбука и электромобиля? Все они никогда бы не появились, если бы один учёный не поленился помыть пробирку.
История, которая перевернула мир, началась с банальной усталости в 1979 году .
Что было до?
В 1970-х годах существовали только свинцово-кислотные батареи — огромные, тяжёлые и малоэффективные. Электромобили того времени были медленными и неповоротливыми, а портативную электронику никто даже не рассматривал — носить с собой килограммовую батарею было бессмысленно .
Химики по всему миру искали новый тип аккумулятора. Эксперименты шли тяжело. Особенно у молодого исследователя Стэнли Уиттингема, который работал в компании Exxon в Нью-Джерси .
Он изучал слоистые материалы — дисульфид титана, который мог впускать в себя ионы, а потом выпускать их обратно. Это был принцип «качающегося кресла», который потом лёг в основу всех современных батарей.
Но работа не клеилась. Устав и, возможно, отложив на потом утомительную уборку рабочего стола, Уиттингем оставил свой опыт на ночь.
Прорыв, который случился из-за лени
На следующее утро он увидел в одной из пробирок, где, по его расчётам, не должно было происходить ничего интересного, странные кристаллы. Вещество обладало потрясающей электропроводностью.
Тот самый дисульфид титана, только в иной, неожиданной форме.
Как позже вспоминал сам учёный: «К счастью, моя лень (или нежелание мыть стеклянную посуду) помогла мне сделать это открытие. Если бы я вымыл пробирку, я бы оставил эти кристаллы в сливе» .
Так он поленился — и совершил открытие, перевернувшее мир.
Почему это важно?
Уиттингем обнаружил, что ионы лития могут внедряться в слоистую структуру дисульфида титана, а при разряде — выходить обратно. Это был обратимый процесс.
Первая перезаряжаемая литиевая батарея выдавала 2,4 вольта — почти вдвое больше, чем старые никель-кадмиевые .
Exxon начала производить литиевые батарейки-«таблетки», их использовали в швейцарских часах с солнечной зарядкой. Всё шло к революции.
Но к концу 1970-х интерес Exxon к альтернативам энергии угас. Руководство сочло, что концепция Уиттингема вряд ли станет успешной, и «умыло руки», лицензировав технологию трём компаниям.
«Я понимал их логику, — говорил Уиттингем. — Рынок просто не был готов стать достаточно большим. Наше изобретение появилось слишком рано» .
Эстафету подхватили другие
Следующим стал Джон Гуденаф из Оксфорда. Он познакомился с работой Уиттингема и понял: литий — это будущее.
В 1980 году Гуденаф заменил дисульфид титана оксидом лития-кобальта и поднял напряжение до 4 вольт .
Он рассылал предложения многим компаниям, но инвесторов не нашёл. Оксфордский университет отказался оплачивать патент, не занимаясь «коммерческой» интеллектуальной собственностью. Тогда Гуденаф обратился в Исследовательский центр по атомной энергии в Харуэлле. Лаборатория согласилась профинансировать патент, но только если 59-летний учёный откажется от финансовых прав. Гуденаф согласился.
Патент положили в архив. И забыли на 8 лет .
Третий в этой эстафете — Акира Ёсино из японской Asahi Chemical. В 1982 году он нашёл статью Гуденафа и соединил его катод с анодом из нефтяного кокса. Это был прорыв: вместо нестабильного и опасного металлического лития он использовал углерод. Батарея стала гораздо безопаснее .
Но Asahi Chemical была химической компанией, а не производителем батарей. Никто не знал, как наладить производство.
И тут появилась Sony.
В 1987 году один из руководителей Sony прокатил по столу переговоров прототип батареи. Компании как раз нужна была лёгкая, мощная батарея для новой видеокамеры Handycam.
В 1991 году Sony выпустила первую коммерческую литий-ионную батарею. С момента изобретения Уиттингема прошло 19 лет .
А дальше — история, которую вы знаете. Смартфоны, ноутбуки, электромобили, беспроводные наушники. Всё, что требует портативной энергии и работает без розетки, — всё это благодаря трём учёным, которые передавали эстафету друг другу почти два десятилетия.
Тем временем...
Литий — металл, который легче пробки и активнее щенка на кофеине. Его ионы носятся между электродами, как фанаты на рок-концерте. Укротить этот хаос удалось только после того, как Ёсино «посадил» литий на графитовый «диван» .
Но дракон иногда просыпается. История с Samsung Galaxy Note 7, который самовозгорался, — напоминание о том, что баланс между инновациями и безопасностью тоньше лезвия бритвы .
Однако сегодня технологии шагнули далеко вперёд. Современные батареи обладают многослойной защитой, «умными» контроллерами, а сепараторы между электродами стали прочнее титановой сетки .
А что же Уиттингем? Через 40 лет после своего открытия, в 2019 году, он получил Нобелевскую премию по химии — вместе с Гуденафом и Ёсино .
Все трое дожили до этого момента. Все трое увидели, как их изобретение изменило мир.
Забавно, что всё началось с лени. С одной немытой пробирки.
Уиттингем мог бы вымыть её и никогда не узнать о кристаллах. Гуденаф мог бы не рискнуть в 59 лет отказываться от денег. Ёсино мог бы не найти статью в беспорядке на своём столе.
Но они нашли. И мир стал другим.
🤔 Как вы думаете, сколько ещё гениальных открытий было утеряно из-за того, что кто-то вовремя навёл порядок?
👇 Пишите в комментариях. Очень интересно.