2019 Nobel Kimya Ödülü, lityum-iyon pilin gelişimine verildi. Bu hafif, şarj edilebilir ve güçlü batarya; artık cep telefonlarından dizüstü bilgisayarlara ve elektrikli araçlara kadar her şeyde kullanılıyor. Ayrıca fosil yakıtsız bir toplumu mümkün kılan güneş ve rüzgar enerjisinden önemli miktarda enerji depolayabilir.
Lityum-iyon piller; iletişim kurmak, çalışmak, müzik dinlemek ve bilgi aramak için kullandığımız taşınabilir elektroniklere güç sağlamak için küresel olarak kullanılmaktadır. Lityum piller ayrıca uzun mesafeli elektrikli arabaların geliştirilmesini ve güneş ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan enerji depolanmasını sağlamıştır.
1970’lerde yaşanan petrol krizi sırasında lityum-iyon akünün temeli atıldı. Stanley Whittingham, fosil yakıtsız enerji teknolojilerine yol açabilecek yöntemler geliştirmek için çalıştı. Süper iletkenleri araştırmaya başladı ve lityum pilde yenilikçi bir katot oluşturmak için kullandığı enerji açısından zengin bir malzeme keşfetti. Bu, moleküler düzeyde, araya girebilen, lityum iyonları barındırabilecek boşluklara sahip olan titanyum disülfitten yapılmıştır.
Pilin anotu kısmen elektronları serbest bırakmak için güçlü bir sürüşe sahip olan metalik lityumdan yapılmıştır. Bu, iki volttan biraz daha büyük bir potansiyele sahip bir batarya ile sonuçlandı. Ancak, metalik lityum reaktif ve akü uygun olamayacak kadar patlayıcıydı.
John Goodenough; metal sülfür yerine metal oksit kullanılarak yapıldığında katodun daha da büyük bir potansiyele sahip olacağını öngördü. Sistematik bir araştırmadan sonra, 1980’de, iç içe geçmiş lityum iyonlarıyla kobalt oksidin dört volt üretebileceğini gösterdi. Bu önemli bir atılımdı ve çok daha güçlü pillere yol açacaktı.
Temel olarak Goodenough’un katodu ile Akira Yoshino; 1985 yılında ticari olarak piyasada bulunan ilk lityum-iyon bataryayı yarattı. Anotta reaktif lityum kullanmak yerine, katod kobalt oksit gibi lityum iyonlarını birbirine karıştırabilen bir karbon malzeme olan petrol kok*unu kullandı.
Sonuç, performansı düşmeden yüzlerce kez şarj edilebilecek hafif, dayanıklı bir bataryaydı. Lityum-iyon pillerin avantajı; elektrotları parçalayan kimyasal reaksiyonlara değil, anot ve katot arasında ileri geri akan lityum iyonlarına dayanmalarıdır.
Lityum-iyon aküler, 1991 yılında piyasaya girdikleri ilk günden beri hayatımızda devrim yarattılar. Kablosuz, fosilsiz bir toplumun temelini attılar ve insanlık için en büyük yararı elde ettiler.
* Kok: Maden kömürünün damıtılması yoluyla elde edilen, bileşiminde kömürden çok daha az oranda uçucu madde bulunan, daha çok sanayide kullanılan katı yakıt.
