Annons

John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham och Akira Yoshino, vinnare av Nobelpriset i kemi 2019

John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham och Akira Yoshino vinner årets Nobelpris i kemi för sitt arbete med utvecklingen av litiumjonbatterier.

Bild: 
Copyright © Nobel Media 2019. Illustration: Niklas Elmehed

Litiumbatteri får årets Nobelpris i kemi

Året Nobelpris i kemi går till John B Goodenough, Stanley Whittingham och Akira Yoshino för utvecklingen av litiumjonbatteriet.

De sitter i varje mobil, bärbar dator och i majoriten av den växande flottan av elbilar. Utan litiumjonbatterier skulle den snabba utvecklingen av produkter som dessa inte varit möjlig.

Men det var ingen enkel uppgift att utveckla batteriet som visat sig överlägset när det gäller energi-innehåll i förhållande till batteriets vikt. Litium är ett litet, lätt och extremt reaktivt ämne – just de egenskaper som ett bra batterimaterial ska ha. Baksidan är att det är svårt att kontrollera.

– Det är just det som årets pristagare lyckats med, att tämja det reaktiva litiumet, säger Olof Ramström, professor i kemi och ledamot i Kungliga vetenskapakademin.

Färre explosioner med titansulfid

Den tidiga utvecklingen kantades av explosioner. Brandkåren fick ofta rycka ut till Stanley Whittinghams labb när han tog det första viktiga stegen mot dagens version av litiumjonbatteriet på 1970-talet.

Det gällde att hitta ett material som kunde hysa de små litiumjonerna när de anlände till den positiva sidan av batteriet samtidigt som elektronerna flödade genom en ledning och gav den eftertraktade strömmen. Stanley Whittingham upptäckte att litiumjoner kan lagras i titandisulfid på den positiva katodsidan.

Fördubblad spänning med koboltoxid

Amerikanen John B Goodenough kände till det nya batteriet och lyckades fördubbla spänningen och därmed kraften i batteriet genom att byta ut titandisulfiden mot koboltoxid. Nu fanns en bra lösning för den positiva katoden. Huvudvärken var den negativa sidan – anoden – som fortfarande bestod av rent, reaktivt litium.

Petroliumkoks blev sista pusselbiten

Japanen Akira Yoshino vid företaget Asahi Kasei Corporation provade sig fram för att hitta ett lämpligt anodmaterial. Genombrottet kom när han testade en restprodukt från petroleumindustrin, petroliumkoks. Materialet kunde dra till sig och släppa ifrån sig litiumjoner. Nu fanns alla beståndsdelar till ett uppladdningsbart batteri som inte innehöll ren litiummetall utan bara litiumjoner som vandrar mellan anod och katod - litiumjonbatteriet var fött.

Året var 1986 men det skulle dröja till 1991 innan de första litiumjonbatterierna började säljas av ett stort japanskt elektronikföretag. Akira Yoshinos petroliumkoks har senare bytts ut mot grafit och litiumjontekniken har utvecklats mot högre och högre kapacitet.

I dag går det inte att tänka sig ett samhälle utan litiumjonbatterier. Tekniken spelar till exempel en nyckelroll för att ställa om bilflottan från fossila bränslen och batterier kan även användas för att lagra el och jämna ut produktionen av sol och vindenergi.

Äldsta pristagaren fortfarande aktiv

Tekniken har varit nobelpristippad under många år. John Goodenough har hunnit bli 97 år och är därmed den äldsta Nobelpristagaren hittills, men är fortfarande aktiv som forskare berättar Kristina Edström, professor i kemi vid Uppsala universitet som leder Nordens största grupp inom batteriforskning.

- Han älskar verkligen sin forskning och är fortfarande aktiv och producerar spännande saker. Det beror på att han är så inspirerande och drar till sig människor som vill vara i hans närhet.

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.