Letošní Nobelovu cenu za chemii obdrželi vědci, kteří stáli u zrodu lithium-iontových baterií

Lithiové baterie, které pohání řadu elektronických zařízení, jsou dnes běžnou součástí každodenního života. Přestože se jedná o relativně moderní vynález starý teprve několik desítek let, za tuto dobu technologie urazila velký kus cesty a našla si své místo i v energetice v podobě bateriových systémů pro akumulaci elektrické energie. Není tak divu, že letošní Nobelovu cenu za chemii obdržela trojice vědců, která stála u jejich zrodu.

Lithium-iontové baterie jsou klíčovou součástí přenosné elektroniky, stejně tak se v posledních letech uplatňují na poli elektromobility či v oblasti akumulace elektrické energie. S rostoucím důrazem na rozvoj obnovitelných zdrojů stoupá u význam akumulace, ve které se lithiové baterie uplatňují stále více.

Počátky technologie lithium-iontových baterií se datují do období ropné krize v 70. letech minulého století. Vědec Stanley Whittingham tehdy pracoval na vývoji metod, které by vedly k energetickým technologiím nezávislým na fosilních palivech.

Při výzkumu supervodičů narazil na unikátní materiál, který využil k výrobě inovativní katody pro lithium-iontovou baterii. Tímto materiálem byl sulfid titaničitý, který na molekulární úrovni dokáže pojmout lithiové ionty. Výsledkem byla baterie, jejíž anoda byla částečně tvořena lithiem, které snadno uvolňuje elektrony. Článek tak poskytoval relativně vysoké napětí 2 V, avšak kovové lithium je vysoce reaktivní, a baterie byla vzhledem ke své výbušnosti prakticky nepoužitelná.

K dalšímu rozvoji lithiových baterií přispěl John Goodenough, který předpověděl, že baterie by mohla poskytnout ještě vyšší napětí, pokud by pro výrobu katody byl namísto sulfidu využit oxid. Po systematickém výzkumu představil v roce 1980 článek, který s využitím oxidu kobaltnatého dokázal vyvinout napětí až 4 V. Tento významný průlom dal vzniknout ještě výkonnějším bateriím.

Na práci Johna Goodenougha později navázal vědec Akira Yoshino, který v roce 1985 stvořil první komerčně využitelnou lithium-iontovou baterii. Místo vysoce reaktivního lithia využil pro výrobu anody ropný koks, který stejně jako oxidu kobaltnatý v katodě dokáže snadno přijímat lithiové ionty.

Vědci tak svou prací dokázali vytvořit relativně lehkou a odolnou baterii, která zvládne stovky nabíjecích cyklů, než její výkonnost začne upadat. Kromě prestižního ocenění si vědci mezi sebou rozdělí rovným dílem 9 milionů Švédských korun, tedy zhruba 21,5 milionů Kč.