Бугун, Нобель ҳафталигининг учинчи кунида, Швеция Қироллик Фанлар Академияси кимё йўналиши бўйича жорий йилги Нобел мукофоти соҳибларини эълон қилди. Қироллик Фанлар Академияси бош котиби Горан Хансон бошчилигида ташкил қилинган матбуот анжуманида «Литий-ион батарейкаларини ихтиро қилгани учун» таърифи билан АҚШлик кимёгарлар Жон Гуденоу ҳамда Стенли Уиттингем билан биргаликда япониялик Акира Ёшиноларга бу йил кимё бўйича Нобель топширилиши маълум қилинди.

Фото: Нобель қўмитаси

Литий-ион батарейкалари бутун дунё бўйича портатив электроника қурилмаларининг энергия таъминоти учун қўлланилади. Бундай қурилмаларга, масалан, қўл телефонлари, ноутбуклар ва бошқа минглаб ускуналар киради. Шунингдек, бундай батарейкаларнинг келгуси истиқболли қўлланиш соҳаси электромобиллар бўлиб, ҳозирнинг ўзида литий-ион батарея асосида ҳаракатланувчи электромобилларнинг масофа радиусини бир неча марта катталаштиришга эришилди. Қолаверса, улар янгиланувчи энергия манбалари – Қуёш энергияси ва шамол энергиясидан фойдаланишда энг муҳим воситалардан бири саналади, чунки, бундай энергия манбалари орқали ҳосил қилинган энергияни истеъмолчига узатишдан аввал қаердадир сақлаш ва қайта ишлаш керак. Бу борада ҳозирги кунда литий-ион батарейкалар беназир ёрдамчидир.

Литий-ион батареяларига 1970 йиллардаги нефть инқирози пайтида эҳтиёж туғилган ва бундай батарейкаларнинг илк намуналари ўшанда пайдо бўлган. Ўша пайтларда, бугунги лауреат Стенли Уиттингем қазилма бойликларни сарфламасдан ҳам энергия ишлаб чиқариши мумкин бўлган кимёвий электр токи манбалари устида илмий изланиш бошлаган. Ўта ўтказгичларни тадқиқ қилиш асносида Уиттингем энергия сиғими жуда катта бўлган материалга дуч келади ва у орқали литийли батарейка ихтиро қилиш борасида инновацион ечимларни ишлаб чиқади. Бу материал титан дисулфиди бўлиб, молекуляр миқёсда литий ионлари орқали кимёвий ток манбаси бўлиб хизмат қилади.

Батарейканинг аноди қисман металл литийдан тайёрланган бўлиб, у ўзидан электронларни ажратиб чиқариш борасида кучли хоссаларга эга. Бу орқали икки волтдан сал кўпроқ кучланишга эга ток ишлаб чиқара оладиган батарейка намунаси ясалган. Бироқ Уиттингем ясаган батарейкада литий металл ҳолида бўлгани учун унинг реактивлиги натижасидан портлаш хатари кучли бўлган ва хавфсизлик нуқтаи назаридан бироз ноқулайликларга сабаб бўлган.

Жон Гуденоу эса бу муаммони ҳал қилиш учун металлнинг сулфидини эмас, балки оксидини қўллаш зарурлиги ғоясини ўртага ташлаган. Систематик равишда олиб борилган изланишлар ортидан 1980 йилда у кобалт металлининг оксиди билан литий ионларининг таъсирлашуви натижасида ҳам портлаш хатари йўқ бўлган ва ҳам электр потенсиали юқорироқ бўлган батарейка ихтиро қилинди. Ўша батарейка 4 волт атрофидаги кучланиш билан ток чиқара олган. Бу қуввати янада кучлироқ бўлган батарейкаларни ишлаб чиқиш йўлида муҳим илғор қадам бўлиб хизмат қилди.

Гуденоу ихтиро қилган кобалтли катод асосида 1985 йилда Япониялик олим Акира Йошино илк барқарор литий-ион батарейкасини тайёрлади ва ушбу батарейкани ялпи ишлаб чиқарилишини йўлга қўйди. Шунингдек, унинг батарейкани янада такомиллаштириш йўлидаги муҳим инновацион ечим аноддаги реактив литий ўрнига умуман хавфсиз бўлган нефть коксидан фойдаланишнинг синаб кўрилганлиги бўлган. Ушбу материал ҳатто кобалт оксидидан ҳам яхшироқ самара билан литий ионлари билан таъсирлашиб, нисбатан барқарор кучланишга эга ток бера олади.

Мазкур уч олимнинг илмий изланишлари натижасида биз, бугунги портатив электроника ускуналарининг ажралмас ва чамбарчас қисми – литий-ион батарейкаларининг мукаммал намуналарига эга бўлдик. Уларнинг хизматлари ўлароқ, инсоният қўлида бугун енгил, чидамли ҳамда кўп марта ишлаца бўладиган хавфсиз, ихчам ток манбалари мавжуд.

Литий-ион батарейкалари илк бор 1991 йилда сотувда пайдо бўлган. Ўшандан буён портатив ва мобил қурилмалар тараққиётида инқилоб ясаган энг муҳим элементлардан бири айнан ушбу батарейкалардир десак, ҳеч ҳам муболаға бўлмайди. Ҳозирги симсиз алоқа ва коммуникациялар даврига ҳам айнан литий-ион батарейкалари асос солган. Кимёвий электр токига асосланган ва қазилма ёқилғини истисно қилувчи ушбу муҳим ихтиро, шубҳасиз, замонавий электроника асрининг муҳим ва ажралмас қисмидир.