Телефонларимиздаги литий-ион батарейкаларини ихтиро қилган олимлар Нобель олди

Бу йилги кимё бўйича Нобель эгалари «литий-ион батарейкаларини ихтиро қилганликлари учун» ушбу энг нуфузли илмий мукофотга муносиб кўрилди. Лауреатларнинг иккитаси – Жон Гуденоу ҳамда Стенли Уиттингем америкалик бўлса, учинчи лауреат – Акира Йошино – япониялик кимёгардир. Таъбир жоиз бўлса, улар инсониятга қайта зарядласа бўладиган, енгил, ихчам ва хавфсиз ток манбаини – литий-ион батарейкаларини тақдим этгани учун Нобелга сазовор бўлди.

Ҳақиқатан ҳам, исталган замонавий портатив электроника қурилмасини ток билан таъминоловчи батарейкасини қарасангиз, у албатта литий-ион батарейка бўлиб чиқади. Бундай батарейка мобил телефонлар, ноутбук ва ҳоказо маиший электроникадан тортиб ҳатто энг истиқболли ва экологик тоза транспорт воситаси дея қаралаётган электромобилларгача бўлган соҳаларда қўлланилмоқда. Шунингдек, давримизнинг энг долзарб муаммоларидан бўлмиш янгиланадиган энергия манбалари – Қуёш ва шамол энергетикаси орқали ҳосил қилинган энергияни тўплаш ва қайта ишлашда ҳам бундай батарейкаларнинг аҳамияти беқиёс. Литий-ион батарейкалари инсониятни қазилма ёқилғи асосига қурилган ва серчиқим, серхаражат энергетикадан халос қилиб, исрофгарчиликлардан холи, «тоза» энергетика замонасига ўтишида муҳим кўприк бўлиб хизмат қилиши мумкин.

Литий-ион батарейкаларига эҳтиёж 1970-йиллардаги нефть инқирози пайтида юзага келган эди. Ўшанда Стенли Уиттингем қазилма ёқилғисиз ҳам ишлай оладиган ток манбаларини ихтиро қилиш масаласи устида иш бошлаган. Бу мақсад йўлида у ўта ўтказгич материалларни тадқиқ қилиш асносида энергия сиғими жуда катта бўлган материалга дуч келган ва ундан литийли батарейка учун катод тайёрлашда фойдаланган. Ушбу материал титан дисулфиди бўлиб, молекуляр миқёсда литий ионлари билан таъсирлашади ва кимёвий ток ишлаб чиқаришга хизмат қилади.

Уиттингем батарейкасидаги анодда қисман металл литий қўлланилган. Ушбу материал ўзидан кучли равишда электрон чиқариш хоссасига эга бўлиб, Уиттингемнинг ўша намунадаги литийли батарейкалари икки вольтга яқин ток ишлаб чиқара олган. Бироқ ушбу батарейканинг муҳим бир камчилиги шунда эдики ундаги литий метали реактив бўлиб, оқибатда батарейка портлаш хавфи юзага келган. Албатта, бундай батарейкалардан фойдаланиш хатарли бўлган. Шунга қарамай, литий-ион батарейкаларининг пойдевори Уиттингемнинг ўша ишланмалари орқали қўйилган эди.

Яна бир америкалик кимёгар Жон Гуденоу литийли батарейкаларни янада такомиллаштириш борасида изланиш бошлаган. У батарейкада металлнинг сульфиди ўрнига оксиди қўлланилса, электрод потенциали ортишини назарий асослаб берган. Систематик равишда олиб борилган изланишлар натижасида 1980 йилда у кобальт оксидига асосланган янги авлод литий-ион батарейкаларини ишлаб чиққан. Унинг батарейкаси 4 вольт атрофида кучланиш берган. Ушбу илмий иш қуввати кучлироқ бўлган, лекин ўзи ихчам ва енгил батарейкаларни ишлаб чиқиш борасида муҳим илғор қадам ўлароқ хизмат қилди.

Гуденоу ишлаб чиққан янги турдаги катод ёрдамида 1985 йилда Японияда кимёгар Акира Йошино илк мукаммал литий-ион батарейкани ишлаб чиқди. У аноддаги реактив литий металли ўрнига нефть коксидан фойдаланиш орқали портлаш хатарини истисно қилувчи инновацион ечим таклиф этган эди. Бугунги кунда биз яхши билган ва барча портатив қурилмаларимизни электр токи билан таъминлаётган литий-ион батарейкалари авлоди айнан Йошино ихтиролари орқали яратилган. Унинг ишланмалари туфайли литий-ион батарейкалари ихчам, хавфсиз, енгил ва электр сиғими жуда катта бўладиган даражагача мукаммаллашди. Шунингдек, литий-ион батарейкани қайта-қайта зарядлаб ишлатса бўладиган қилиб ишлаб чиқарилиши ва айниқса бундай батарейкани кенг истеъмол учун мос даражада арзон тижорат нархига эга бўлишида Йошинонинг хизматлари катта.

Литий-ион батарейкаларининг афзаллиги шундаки, уларда ишлаб чиқариладиган кимёвий ток электроднинг парчаланиши билан тугайдиган кимёвий реакцияга эмас, балки анод ва катод орасида оқадиган литий ионлари ҳаракатига асослангандир.

Илк литий-ион батарейкалари билан жиҳозланган портатив қурилмалар 1991 йилда пайдо бўлган. Бундай батарейкаларнинг яратилиши портатив электроника ускуналарининг фавқулодда шиддат билан ривожланишида муҳим ўрин тутган. Бугунги кундаги симсиз алоқа замонасида ҳамда кириб келаётган истиқболдаги қазилма ёқилғи сарфидан холи бўлган электромобиллар эраси учун литий-ион батарейкаларининг аҳамиятини ҳам мутахассислар яхши англаб турибди. Янгиланадиган энергия манбаларидан фойдаланиш борасида ҳам, шубҳасизки, литий-ион батарейкаларисиз узоққа бориб бўлмайди. Чунки Қуёш ва шамол энергетикаси орқали олинган энергияни қаердадир сақлаш ва қайта ишлаш борасида бундай батарейкаларга рақобат қила оладиган муқобил вариант ҳозирча йўқ.

Музаффар Қосимов тайёрлади.