John B. Goodenough, M. Stanely Whittingham ja Akira Yoshino. Kuva: Nobel Media
John B. Goodenough, M. Stanely Whittingham ja Akira Yoshino. Kuva: Nobel Media

Palkinnon saa kolmikko John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham ja Akira Yoshino.

Kemian Nobelin palkinnon saavat tänä vuonna John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham ja Akira Yoshino. He ovat kehittäneet vuosia yhdessä ja erikseen litiumioniakkuja ja -paristoja.

Litiumioniakut ovat arkisessa käytössämme joka päivä kännyköistä sylitietokoneisiin ja sähköisiin autoihin. Autot voivat parempien akkujen ansiosta kulkea sähköllä yhä pitempiä matkoja.

Litiumioniakut vievät yhteiskuntia kohti langatonta ja fossiilista polttoaineista vapaata yhteiskuntaa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Niiden avulla voi varastoida energiaa, jota saadaan uusiutuvista lähteistä. Ihmiset voivat niiden avulla viestiä tehokkaasti, ja myös tehdä töitä, opiskella, kuunnella musiikkia ja hakea tietoa. Litiumioniakun voi ladata satoja kertoja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Palkitut tutkijat loivat litiumioniakun teoriaa jo 1970-alussa. Silloin oli öljykriisi, ja öljyn hinta nousi nopeasti.

Tämä sai tutkijat etsimään vaihtoehtoisia energianlähteitä. Yksi heistä oli Whittingham. Hän yritti kehittää öljy-yhtiö Exxonin palveluksessa energiatekniikoita, jotka voisivat auttaa irtautumaan fossiilisista polttoaineista.

Whittingham löysi hyvin energiatiheää ainetta, jota hän sijoitti katodiksi litiumparistoon. Materiaali oli titaanidisulfidia.

Tässä on tiloja, joihin mahtuu paljon alkuaine litiumin varattuja hiukkasia, litiumioneja.

Akun toinen osapuoli anodi oli osittain valmistettu metallisesta litiumista. Sillä puolestaan on kyky vapauttaa elektroneja.

Tämä johti akkuun, jossa oli potentiaalia. Metallinen litium on kuitenkin liian vaarallista arkisessa käytössä. Se räjähtää liian helposti.

Akuun lisättiin alumiinia, jolloin siitä tuli turvallisempi. Tällaista akkua alettiin valmistaa vuoden 1976 jälkeen pienissä erissä. Esimerkiksi sveitsiläinen kellonvalmistaja tilasi niitä kelloihin, jotka kävivät aurinkoenergialla.

Öljyn hinta kuitenkin aleni taas 1980-luvun alussa, ja Exxon myi Whittinghamin akkutekniikan lisenssillä kolmelle eri yhtiölle.

Toinen kemian nobelisti Goodenough puolestaan ennusti, että katodista voisi saada irti vielä enemmän tehoja, jos se valmistettaisiin käyttämällä metallioksidia. Se korvaisi akussa metallisulfidin.

Perusteellisen tutkimuksen jälkeen hän osoitti vuonna 1980, että kobolttioksidi on litiumionien kanssa yhä tehokkaampi.

Tämä oli tärkeä läpimurto. Se johti paljon tehokkaampiin paristoihin.

Japanilainen Yoshino puolestaan loi Goodenoughin katodin pohjalta ensimmäisen kaupallisesti kannattavan litiumioniakun. Elettiin vuotta 1985.

Akussaan hän ei käyttänytkään helposti räjähtävää litiumia anodissa. Tilalle hän laittoi öljykoksia. Se on hiilipitoinen materiaali, johon myös sopii paljon litiumioneja kuten katodin kobolttioksidiin.

Yoshinon työn tuloksena syntyi kevyt ja kestävä akku. Se voitiin ladata satoja kertoja, ennen kuin sen suorituskyky alkoi heiketä.

Litiumioniakkujen etuna on, että ne eivät perustu kemiallisiin reaktioihin, jotka hajottavat elektrodit. Se perustuu litiumioneihin, jotka virtaavat edestakaisin anodin ja katodin välillä.

Nämä litiumioniakut ovat mullistaneet elämäämme siitä lähtien, kun ne saapuivat ensimmäisen kerran markkinoille aivan 1990-luvun alussa eli 1991.

Markkinoille alkoi näin tulla yhä pienempiä kännyköitä ja myös kannettavat ohenivat. Myös ohuita tabletteja alettiin kehittää.

Sisältö jatkuu mainoksen alla