Lithium-ion batterijen

De Nobelprijs voor de Chemie is dit jaar uitgereikt voor het uitvinden van de lithium-ion batterij. Wat is deze batterij en waarom is deze zo significant?

Op 9 oktober besliste het Nobelprijscomité om de prijs voor Chemie uit te reiken aan het drietal John B. Goodenough van de University of Texas in Austin, M. Stanley Whittingham van de Binghamton University en Akira Yoshino van de Meijo University. Zij werkten gedurende de jaren ’70 en ’80 aan de ontwikkeling van de lithium-ion batterij en slaagden erin om – voortbouwend op elkaars werk – dit van een louter theoretisch concept naar een werkende toepassing te brengen.

Maar wat is nu datgene wat de lithium-ion batterij zo bijzonder maakt? Wel, het antwoord is relatief kort: hij is overal. Smartphones, laptops, gereedschap, elektrische wagen… zelfs tot in de Mars Curiosity Rover. Lithium-ion batterijen zijn alomtegenwoordig.

Hoe werkt zo’n batterij nu? Een batterij bestaat steeds uit twee delen: een anode (het positief geladen gedeelte) en een kathode (het negatief geladen gedeelte). Als de batterij wordt gebruikt, bewegen er geladen lithiumdeeltjes van de anode naar de kathode en ontstaat er een stroom  door de verbinding. Dit gaat zolang door totdat alle lithiumdeeltjes zich aan de kathode bevinden.

Bij een niet-herlaadbare batterij zou dit nu het einde zijn. Een lithium-ion batterij is echter oplaadbaar dus als deze aangesloten wordt aan een stopcontact, bewegen de lithiumdeeltjes weer de andere richting uit en kan hij nog eens gebruikt worden.

De verdienste van het laureatenteam was dat zij erin geslaagd zijn om het lithiumion (wat zeer reactief is en wel eens zou kunnen leiden tot explosies) stabiel te omvatten. Dit resulteerde in een lichte batterij die vele keren kan opgeladen worden en de basis vormt van een aanzienlijk deel van de hedendaagse technologie.

Maar het verhaal van de lithium-ion batterij is nog niet uit. The Economist Intelligence Unit (een research groep) voorspelde nog vorig jaar dat de wereldwijde vraag naar lithium de volgende jaren zal verdriedubbelen door de grote vraag ernaar bij elektrische wagens. Landen zoals Chili (met grote lithiumreserves) proberen deze ontwikkeling niet te missen en een wereldleider in de export ervan te worden.

Om het kort even samen te vatten: met de uitvinding van de lithium-ion batterij maakten de laureaten de weg vrij voor de draagbare elektronische apparaten die nu alomtegenwoordig zijn. Eveneens maakten ze het commercieel gebruik van de elektrische wagen mogelijk. Door de – voorspelde – grote wereldwijde vraag voor deze wagens zal in de toekomst deze batterij misschien een nog grotere rol spelen.