The Nobel Prize in Chemistry 2019 was awarded for the development of lithium-ion batteries

The Nobel Prize in Chemistry 2019 was awarded for the development of lithium-ion batteries

లిథియం బ్యాటరీ సృష్టికర్తలకు నోబెల్‌

మానవాళి చరిత్రలో విప్లవాత్మక ఆవిష్కరణల్లో ఒకటిగా పేరుగాంచిన ‘లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీ’ సృష్టికర్తలు జాన్‌ గుడెనవ్‌, స్లాన్లీ విట్టింఘమ్‌, అకీరా యోషినోలకు రసాయన శాస్త్ర విభాగంలో అత్యున్నత నోబెల్‌ పురస్కారం వారిని వరించింది. స్మార్ట్‌ఫోన్లు మొదలుకొని... విద్యుత్తు బస్సుల వరకూ అన్నింటినీ నడిపే అత్యంత శక్తిమంతమైన బ్యాటరీనే ఈ లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీ. తేలికగా ఉంటూ... పలుమార్లు రీచార్జ్‌ చేసుకునేందుకు అవకాశం కల్పించే లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీతో దైనందిన జీవితంలో వచ్చిన మార్పులు అన్నీ ఇన్నీ కావు. సౌర, పవన విద్యుత్తును సమర్థంగా తనలో నిక్షిప్తం చేసుకోగల ఈ బ్యాటరీలు. తద్వారా శిలాజ ఇంధన రహిత సమాజానికి బాటలు పరుస్తోంది. 1991లో లిథియం బ్యాటరీలు తొలిసారి విపణిలోకి ప్రవేశించాయి. నాటి నుంచి మానవ జీవితాల్లో అవి విప్లవాత్మక మార్పులు తీసుకొచ్చాయి. మానవాళికి ఈ బ్యాటరీ అత్యంత గొప్ప బహుమానం’’ అని నోబెల్‌ పురస్కారాల కమిటీ కితాబిచ్చింది. యోషినో ప్రస్తుతం టోక్యోలోని అసాహి కసీ కార్పొరేషన్‌లో పనిచేస్తున్నారు. నగోయాలోని మీజో విశ్వవిద్యాలయంలో ప్రొఫెసర్‌గానూ సేవలందిస్తున్నారు. గుడెనవ్‌ టెక్సాస్‌ విశ్వవిద్యాలయంలో పనిచేస్తున్నారు. బింఘమ్‌టన్‌ విశ్వవిద్యాలయంలో ఆచార్యుడిగా విట్టింఘమ్‌ విధులు నిర్వర్తిస్తున్నారు.

ఆవిష్కరణ ఇలా

1970 దశకం లో ప్రపంచమంతటా చమురు అతిపెద్ద శక్తి వనరుగా ఉండేది. ఈ శిలాజ ఇంధనాలు ఏనాటికైనా కరిగిపోక తప్పదన్న అంచనాలు బలపడటంతో ప్రత్యామ్నాయాల కోసం ప్రయత్నాలు మొదలయ్యాయి. ఈ సమయంలోనే స్టాన్లీ విటింగ్‌హ్యామ్‌ కాథోడ్‌ తయారీ కోసం ఓ వినూత్నమైన పదార్థాన్ని గుర్తించారు. టైటానియం డైసల్ఫైడ్‌ అతితక్కువ స్థలంలో ఎక్కువ మోతాదులో విద్యుత్తును నిల్వ చేసుకోగలదని గుర్తించారు. లిథియం అనేది నీటిపై తేలియాడేటంత తేలికైన లోహం.

మెటాలిక్‌ లిథియంతో తయారైన ఆనోడ్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు రెండు వోల్టుల సామర్థ్యమున్న తొలి లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీ తయారైంది. మరోవైపు స్టాన్లీ విటింగ్‌హ్యామ్‌ ఆవిష్కరణ గురించి తెలుసుకన్న జాన్‌ గుడ్‌ ఇనఫ్‌... అందులోని కాథోడ్‌ను మెటల్‌ సల్ఫైడ్‌తో కాకుండా మెటల్‌ ఆక్సైడ్‌తో తయారు చేస్తే సామర్థ్యాన్ని మరింత పెంచవచ్చునని కనుగొన్నారు. కోబాల్ట్‌ ఆక్సైడ్‌ను వాటం ద్వారా సామర్థ్యాన్ని నాలుగు వోల్టులకు పెంచగలిగారు. అంతేకాదు.. బ్యాటరీలను ఫ్యాక్టరీల్లోనే చార్జ్‌ చేయాల్సిన అవసరం లేదని కూడా చెప్పారు. 1980లో గుడ్‌ ఇనఫ్‌ ఈ అంశాలపై ప్రచురించిన పరిశోధన వ్యాసాలు వైర్‌లెస్‌ రీచార్జబుల్‌ బ్యాటరీల శకానికి నాంది పలికాయి.

వాణిజ్య వినియోగానికి అనుకూలంగా..

విట్టింఘమ్‌ తయారుచేసిన బ్యాటరీ తరహా నమూనానే ఆపై గుడెనవ్‌ తయారుచేశారు. అందులో లిథియంతోపాటు భిన్నమైన లోహ సమ్మేళనాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా బ్యాటరీ పొటెన్షియల్‌ ఎనర్జీని రెట్టింపు చేశారు. శక్తిమంతమైన, మన్నికైన బ్యాటరీల తయారీకి ఈయన కృషి మార్గం సుగమం చేసింది. అనంతరం లిథియం అయాన్లను నిల్వ చేసే కర్బన ఆధారిత పదార్థాన్ని ఉపయోగిస్తూ 1985లో యోషినో బ్యాటరీని తీర్చిదిద్దారు. ఫలితంగా బ్యాటరీ వాణిజ్యపరమైన వినియోగానికి అనుకూలంగా మారింది. ఇలా ముగ్గురు శాస్త్రవేత్తల కృషితో అత్యంత శక్తిమంతమైన, తేలికైన, రీఛార్జ్‌ చేసుకునేందుకు వీలైన లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీ ఆవిష్కృతమైంది.

చిన్న సైజు బ్యాటరీల కోసం యోషినో ప్రయత్నాలు...

ఎలక్ట్రానిక్‌ పరికరాల్లో చిన్న బ్యాటరీల తయారీ అవసరమని గుర్తించిన అకిర యోషినోతో ఆ దిశగా పరిశోధనలు చేపట్టారు. ఆసాహీ కాసై కార్పొరేషన్‌లో పనిచేస్తున్న ఆయన గుడ్‌ ఇనఫ్‌ బ్యాటరీల్లో కార్బన్‌ ఆధారిత ఆనోడ్‌ను చేర్చేందుకు ప్రయత్నించారు. పెట్రోలియం కోక్‌ను వాడినప్పుడు వచ్చిన ఫలితాలు ఆశాజనకంగా ఉండటంతో ప్రస్తుతం మనం వాడుతున్న లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీ రూపుదిద్దుకుంది. తేలికగా ఉండటం, అత్యధిక సామర్థ్యం కలిగి ఉండటం యోషినో బ్యాటరీల ప్రత్యేకత. పైగా ఎక్కువసార్లు చార్జింగ్‌ చేసుకునేందుకూ వీలూ ఉంది. 1991లో వాణిజ్యస్థాయిలో లిథియం అయాన్‌ బ్యాటరీల తయారీ మొదలు కావడంతో మొబైల్‌ఫోన్ల సైజు తగ్గడంతోపాటు అరచేతిలో ఇమిడిపోయే ల్యాప్‌టాప్, ట్యాబ్లెట్లూ, ఎంపీ3 ప్లేయర్లు అందుబాటులోకి వచ్చేశాయి.