Een nobel voor gadgets! Lithium-ionbatterijen winnen de prijs


Terwijl de Nobelprijzen soms in fundamentele maar schijnbaar zeldzame hoekjes van de wetenschappen kunnen duiken, reikte de aankondiging van woensdagochtend van de prijs voor chemie miljarden mensen in zakken – en huizen, kantoren, werkplaatsen, auto's … vrijwel de hele infrastructuur van het moderne leven. Voor hun uitvinding van de oplaadbare lithium-ionbatterij, sleutel tot alles, van mobiele telefoons tot elektrische auto's, nemen John B. Goodenough van U Texas Austin, M. Stanley Wittingham van SUNY Binghamton en Akira Yoshino van Miejo University medailles en een aandeel van $ 906.000.

"Verbazingwekkend. Verrassend, 'zei Yoshino telefonisch op de persconferentie die de prijs aankondigde. Dat is zeker, misschien, hoewel een september-panel gesponsord door de American Chemical Society een overwinning voorspelde voor Goodenough en lithium-ion oplaadbare batterijen; hij en de tech zijn al lang favoriet. (De genoombewerkingstechnologie Crispr was een donker paard.)

Leden van de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen maken de winnaars van de Nobelprijs voor scheikunde 2019 bekend.

Foto: NAINA HELEN JAMA / Getty Images

"Ik weet niet of ze al jaren op het nieuws hadden gewacht, maar ze waren erg blij," zei Göran Hansson, een arts en lid van de Nobelcommissie, van Wittingham en Yoshino. De commissie had Goodenough nog niet bereikt, zei Hansson, die op 97-jarige leeftijd de oudste levende Nobelprijswinnaar wordt.

Lithium-ionbatterijen zijn een nietje in moderne elektronica geworden. Door hun lichte gewicht en hoge energie-efficiëntie, geïntroduceerd in 1991, kunnen elektronicafabrikanten ze in mobiele telefoons, draagbare computers en camera's stoppen. Maar omdat de batterijen ook stapelbaar zijn in grote arrays en honderden ontlaadcycli kunnen ondergaan, vormen ze ook het hart van elektrische fietsen en auto's zoals Priuses en Teslas, en zijn ze betrouwbare delen van duurzame, groene energie geworden. Energiebronnen zoals wind of zonne-energie stoten geen planeetdodende broeikasgassen uit, maar ze zijn minder betrouwbaar dan brandstoffen op basis van olie. Lithium-ionbatterijen kunnen worden opgeladen wanneer de wind turbines draait en de zon fotonen op foto-elektrische cellen laat vallen en vervolgens ontladen wanneer ze dat niet doen – een gelijkmatige verdeling op het elektriciteitsnet behouden. Volgens een schatting is de omvang van de wereldmarkt $ 36 miljard, met de mogelijkheid om tegen 2026 bijna $ 110 miljard te bereiken.

Alle batterijen werken ongeveer op dezelfde manier. Elektronen stromen van een negatieve elektrode, een anode genaamd, door een materiaal, vaak een vloeistof, een elektrolyt genoemd, naar een positieve elektrode, de kathode. Pomp die door een circuit stroomt en een apparaat van stroom voorziet. Halverwege de jaren zeventig kwam Wittingham, toen werkzaam bij Exxon, erachter hoe het ultralichte, zeer reactieve lithium in de anode moest worden gebruikt. Dat was geweldig; niet alleen geeft lithium gemakkelijk elektronen op, maar het opladen van de nieuwe batterij zou deze ook herstellen. Helaas heeft die versie van de batterij ook de neiging om op te blazen.