مبتكرو بطاريات أيون الليثيوم يظفرون بجائزة نوبل في الكيمياء 

ذهبت جائزة نوبل في الكيمياء لهذا العام إلى جون جودنوف، وستانلي ويتنهام، وأكيرا يوشينو لابتكارهم بطارية "أيون الليثيوم".

صرحت لجنة جائزة نوبل، أن ثلاثتهم شاركوا في تطوير البطاريات خفيفة الوزن، والقابلة للشحن، التي تمد أجهزة الموبايل وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الأخرى الحالية بالطاقة، و"تُمكننا من تحقيق عالم ينعدم فيه استخدام الوقود الأحفوري".

ويُعد جودِنوف – عالم فيزياء الجوامد من جامعة تكساس في أوستن، البالغ من العمر 97 عامًا ­– بحصوله على الجائزة، أكبر عالم حاز جائزة نوبل في التاريخ. بيد أن لجنة الجائزة صرحت أنها لم تستطع التواصل معه في وقت إعلان فوزه. وسوف يتشارك الباحثون الثلاثة بالتساوي الجائزة البالغة قيمتها تسعة ملايين كرونة سويدية (910 ألف دولار أمريكي).

وتعقيبًا على هذا الحدث، قال يوشينو، الكيميائي من جامعة مايجو، في ناجويا باليابان للصحفيين وقت إعلان الجائزة: "هذا رائع! مذهل!".

بطاريات قابلة للشحن

في أثناء تفريغ بطاريات أيون الليثيوم شحنتها، بداخلها، تتحرك أيونات الليثيوم من القطب السالب (الأنود) إلى القطب الموجب (الكاثود) عبر إلكتروليت، ثم تعود هذه الإلكترونات أدراجها عند إعادة شحن البطارية.

اقترح ويتنهام، من جامعة ولاية نيويورك في بينجامتون، أثناء عمله في شركة  «إكسون»  Exxon للنفط في سبعينيات القرن الماضي، فكرة بطاريات الليثيوم القابلة للشحن، وطور نموذجًا أوليًا اعتمد على أنود مصنوع من فلز الليثيوم، وكاثود مصنوع من ثنائي كبريتيد التيتانيوم. وتميزت البطارية بكثافة طاقة مرتفعة، كما كانت عملية انتشار أيونات الليثيوم إلى الكاثود بها قابلة للانعكاس، وهو ما جعل البطارية قابلة للشحن. ومع ذلك، وقفت تكاليف التصنيع المرتفعة، والمخاوف بشأن سلامة هذه البطاريات حائلًا أمام تسويقها على نطاق تجاري.

وفي أواخر سبعينيات القرن الماضي، وفي مطلع الثمانينيات منه، طور جودِنوف بطاريات قابلة للشحن تستخدم كاثودات مصنعَّة من أكاسيد في صورة طبقات يمكنها تخزين أيونات الليثيوم. وأدى ذلك إلى تحسن كبير في كثافة الطاقة، ولا يزال أكسيد ليثيوم الكوبالت المادة الأفضل لصناعة كاثود بطاريات أيون الليثيوم.

أما في ثمانينيات القرن الماضي، فقد أدخل يوشينو تغييرات على المواد  المستخدمة في البطاريات، أدت إلى تحسينات ملحوظة في أمانها، وأتاحت إنتاج بطاريات أيون الليثيوم على نطاق تجاري.  وقد كان تصميمه الأول في استخدام مواد غنية بالكربون يمكن إقحام أيونات الليثيوم بها لتعمل كأنود. عن ذلك، قال يوشينو في حديث له عبر الهاتف: "بدأت في عام 1981، واخترعت بطارية أيون الليثيوم في عام 1985".

مستقبل مستدام

سلطت لجنة جائزة نوبل الضوء على الدور الذي ستلعبه البطارية في تحقيق مستقبل أكثر استدامة، مع سعي الأمم إلى التخلي عن استخدام أنواع الوقود الحفري. وتشير اللجنة إلى أن البطاريات تستخدم بشكل متزايد في تخزين الطاقة من مصادرها المتجددة؛ مثل الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح.

ويقول دونالد سادوي، الكيميائي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج: "أحيي لجنة جائزة نوبل لأنها نظرت بعين التقدير لإنجاز له أهمية عملية". ويضيف قائلًا: "إن الإنجاز الذي حققه هؤلاء الثلاثة بالغ الأهمية؛ لأنه يخدم كأساس مرجعي للعديد من التقنيات الكهربائية التي يمكنها إمداد الطاقة في المستقبل، في بيئة خالية من الكربون".