Vi har förtydligat hur vi behandlar personuppgifter och cookies.

Läs mer

En utskrift från Dagens Nyheter, 2019-10-17 00:07

Artikelns ursprungsadress: https://www.dn.se/nyheter/vetenskap/maria-gunther-kemipristagarna-laddade-upp-varlden-tillrackligt-bra/

Vetenskap

Maria Gunther: Kemipristagarna laddade upp världen tillräckligt bra

32:25. Nobelpriset i kemi tillkännages – följ sändningen direkt.

Kemipristagarna Stanley Whittingham, John Goodenough och Akira Yoshino utvecklade det uppladdningsbara litiumjonbatteriet, förutsättningen för pacemakers, elbilar, bärbar elektronik och omställningen till förnybara energikällor.

Äntligen! Det gick ett upphetsat sus genom Sessionssalen på Kungliga Vetenskapsakademien när årets Nobelpristagare i kemi presenterades. Litiumjonbatteriet har länge varit storfavorit till priset, inte minst i DN, där vi har tippat John Goodenough som kemipristagare varje år sedan 2014. I juli fyllde Goodenough 97 år, och förra veckan tänkte jag själv att detta nog är sista året jag kan ha med honom på min lista över möjliga kandidater till priset. Nu blir han den äldste Nobelpristagaren någonsin. 

Att han får dela priset med de mer än 20 år yngre Stanley Whittingham och Akira Yoshino är helt rätt. De har alla tre gjort upptäckter som varit avgörande för att vi nu har lätta, hållbara, säkra och kraftfulla laddningsbara batterier i våra mobiltelefoner, elcyklar, elbilar, surfplattor, bärbara datorer och pacemakers. De tre pristagarna har, med Alfred Nobels egna ord, verkligen bidragit till mänsklighetens största nytta.

Allt började med energikrisen på 1970-talet. Oljeföretaget Exxon ville bredda sin verksamhet och rekryterade några av världens främsta energiforskare, som fick resurser att göra nästan vad de ville, bara det rörde något annat än olja och bensin. Stanley Whittingham var en av dem. Han hade arbetat med materialforskning vid Stanforduniversitetet, och fortsatte nu att undersöka supraledande ämnen.

Han upptäckte ett sätt att öka ämnenas ledningsförmåga, och insåg genast vad det kunde användas till. Oljan var dyr, och det behövdes batterier för att ersätta bensindrivna bilar med elfordon. 

Whittingham utvecklade ett batteri där minuspolen var gjord av litium, den lättaste metallen som finns. Det är också ett ämne som gärna lämnar ifrån sig en elektron och blir en positivt laddad litiumjon. Pluspolen gjorde han av titandisulfid, ett skiktat material där de små litiumjonerna lätt kan lagras i hålrummen mellan skikten.

Men batterierna hade problem. När de laddades och laddades ur började det växa små pelare av litium från minuspolen. Om de nådde till pluspolen kortslöts batteriet och exploderade eller började brinna. Brandkåren fick komma så många gånger att de hotade med att Whittinghams laboratorium måste betala för de ämnen som släcker litiumbränder.

1970-talets oljekris hade gjort även John Goodenough intresserad av batterier. Han hade arbetat med att utveckla minnen till datorer vid Massachusetts Institute of Technology, MIT, men fick inte ägna sig åt grundforskning som han ville. Därför tackade han ja när han blev erbjuden tjänsten som chef för laboratoriet för oorganisk kemi vid universitetet i Oxford.

Han byggde vidare på Whittinghams batteri, och bytte ut ämnet i pluspolen till litiumkoboltoxid. Då kunde batteriet leverera en spänning på 4 volt, nästan dubbelt så mycket som tidigare, och därför är våra mobiler i dag inte är större än de är.

När oljepriset sjönk på 1980-talet försvann den potentiella marknaden för elbilar, och Exxon lade ner Whittinghams projekt. Men elektronikföretagen i Japan formligen skrek efter lätta och laddningsbara batterier till videokameror, datorer och bärbara telefoner. 

Akira Yoshino vid Asahi Kasei Corporation vidareutvecklade Goodenoughs batteri, och bytte ut materialet i minuspolen från litium till petroleumkoks. Det är också skiktat, och kan ta upp litiumjoner. Därmed blev batterierna säkrare, hållbarare, stabilare och kommersiellt gångbara. 

Andra typer av batterier bygger på kemiska reaktioner vid polerna, som gör att de sakta förändras och åldras. I ett litiumjonbatteri vandrar bara litiumjoner från pluspolen till minuspolen när det laddas upp och tillbaka igen när batteriet används. Batterierna är därför mycket mer långlivade, och kan laddas upp hundratals gånger under sin livstid.

Kemipristagarnas arbete har inte bara gett oss bärbar elektronik. Laddningsbara batterier är också nödvändiga för att lagra energi från sol- och vindkraftverk och bryta vårt beroende av fossila bränslen. 

Den 97-årige John Goodenough fortsätter arbetet med att förbättra tekniken. När DN träffade honom på hans kontor på University of Texas i Austin förra våren berättade han att han hoppas på att snart få fram ett ännu bättre batteri.

– Inom fem år räknar jag med att vi har en ny produkt. Jag måste jobba snabbt så att jag inte missar den, sa han. 

Läs mer: Nobelpriset i kemi till tre forskare för utvecklingen av litiumjonbatterier