Nobelprijs voor Scheikunde bekroont lithium-ion batterijen

Door: Luc De Roy
Bron: vrt.be
9 oktober 2019 11:59

De Amerikaan John B. Goodenough, de Brit M. Stanley Whittingham en de Japanner Akira Yoshino zijn de winnaars van de Nobelprijs voor Scheikunde. De drie laureaten delen gelijk de prijs van 900.000 Zweedse kronen, zo'n 830.000 euro. Ze krijgen de onderscheiding voor hun aandeel in de ontwikkeling van lichte, krachtige, herlaadbare batterijen, de lithium-ion batterijen. Volgens het Nobelprijscomité hebben die batterijen onze levens radicaal veranderd. Ze worden gebruikt in talloze toestellen, van smartphones tot elektrische auto's. Door hun werk hebben de laureaten de basis gelegd voor een draadloze maatschappij zonder fossiele brandstoffen. Lithium is het lichtste materiaal dat er bestaat en het geeft graag een elektron af. Daardoor ontstaat een positief geladen lithiumion. © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences Oliecrisis De basis voor de lithium-ion batterij werd gelegd tijdens de oliecrisis in de jaren 70. Stanley Wittingham werkte aan het ontwikkelen van procedés  die zouden kunnen leiden tot technologieën die niet afhankelijk waren van door fossiele brandstoffen geproduceerde energie. Hij begon supergeleiders -stoffen die zeer goed elektriciteit geleiden - te onderzoeken en ontdekt een extreem energie-rijk materiaal. Dat gebruikte hij om een vernieuwende kathode - een negatieve elektrode - te creëren in een lithiumbatterij. De kathode was gemaakt van titanium disulfide, dat op moleculair niveau gaatjes heeft, die lithium ionen - positief geladen atomen -  kunnen 'huisvesten', wat intercalatie genoemd wordt. De anode - de positieve elektrode - van de batterij was gemaakt uit metallisch lithium, dat een sterke neiging heeft om elektronen vrij te geven. Het resultaat was een batterij met een groot vermogen, net meer dan twee volt. Metalisch lithium is evenwel een zeer reactief materiaal - het reageert onder meer met water - en de batterij was te explosief om praktisch te kunnen gebruiken. John Goodenough - overigens de oudste Nobelprijslaureaat ooit, hij werd in 1922 geboren in Jena in Duitsland -  voorspelde dat de kathode zelfs nog een groter vermogen zou kunnen hebben als ze gemaakt zou zijn uit een metaaloxide in plaats van een metaalsulfide. Na een systematische zoektocht toonde hij in 1980 aan dat kobaltoxide met geïntercaleerde lithiumionen tot vier volt kan produceren. Met die belangrijke doorbraak creëerde hij de juiste voorwaarden om tot een veel krachtigere en bruikbare batterij te komen. Met de kathode van Goodenough als basis creëerde Akira Yoshino in 1985 ten slotte de eerste commercieel leefbare lithium-ion batterij. In de plaats van het reactieve lithium in de anode gebruikte hij petroleumcoke, een koolstofrijk materiaal dat, net zoals het kobaltoxide van de anode, lithiumionen kan intercaleren. Het resultaat was een lichte, duurzame batterij die honderden keren kon worden opgeladen voor haar prestaties slechter werden. Het voordeel van litium-ion accu's is dat ze niet gebaseerd zijn op chemische reacties die de elektronen afbreken, maar op litiumionen die over en weer stromen tussen de anode en de kathode. Lithium-ion batterijen hebben ons leven radicaal veranderd sinds ze in 1991 voor het eerst op de markt kwamen. Ze hebben de basis gelegd voor een draadloze samenleving zonder fossiele brandstoffen en zijn een zeer grote zegen voor de mensheid, aldus het Nobelprijscomité. Een schema van de batterij van Akira Yoshino. © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences Bekijk hier de toelichting door Koen Wauters in "Het Journaal": Video player inladen...

Jouw mening telt !

Meld je aan of registreer je om een reactie te plaatsen!

LEES ARTIEKEL

Roemenen in België: de onzichtba...

Het festival Europalia zet de schijnwerpers op Roemeense kunst en cultuur. Wij zoemen in op ...

15 oktober 2019 11:49

LEES ARTIEKEL

Auto ligt twee jaar in de Scheld...

De wagen is twee jaar geleden gestolen, en lag al die tijd op de bodem ...

15 oktober 2019 10:06

LEES ARTIEKEL

Ruim 250 oudere personeelsleden ...

Het gaat veelal om laaggeschoolden van rond de 60 jaar die met behoud van een ...

15 oktober 2019 10:06