Dinsdag 22/10/2019

Nobelprijzen

Nobelprijscomité eert de vondst die de wereld oplaadbaar maakte

Snellaadstation in Nederland. Beeld ANP

Van de laptop tot de Tesla, en van de e-bike tot de mobiele telefoon in uw zak. De drie Nobel-laureaten in de scheikunde van dit jaar stonden aan de basis van dé vinding die ervoor zorgde dat we elektronica kunnen loskoppelen van het stopcontact en ze kunnen meenemen: de lithium-ionbatterij.

De eerste lithiumbatterij was nog een onding dat voortdurend ontplofte. Het was begin jaren 70, en de brandweer moest zó vaak uitrukken om de experimentele batterij te blussen, dat men zelfs dreigde de kosten te verhalen.

Exxon was het bedrijf waar dat allemaal gebeurde. En de gekke professor met de ontploffende batterijen was de Brit Stanley Whittington, een van de drie Nobel-laureaten van woensdag.

In de fik

Dat krijg je ervan, met lithium. Het metaal is weliswaar uitermate geschikt als batterijspul: vederlicht, en uitermate bereid een van zijn drie elektronen af te staan zodat je er elektrische energie uit kunt oogsten. Maar de keerzijde is dat lithium wel érg reactief is: in de buitenlucht vliegt het metaal spontaan in de fik.

Whittington was de eerste die het lithium een beetje in bedwang kreeg, door het gevangen te houden in een soort spekkoek van titaandioxide. Een revolutie: voor het eerst kreeg hij de lithiumbatterij aan de praat (als hij tenminste niet ontplofte).

Toen de olieprijs daalde en Exxon het onderzoek staakte, was het de Amerikaanse fysicus John Goodenough die de ontwikkeling overnam. Hij verving het titaanoxide door kobaltoxide: dat leverde een batterij op die twee keer zo krachtig was en herlaadbaar bovendien. Enfin, als hij niet ontplofte.

De lithium-ionbatterij in schema. Beeld Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Explosieve gedaante

De definitieve klapper kwam in 1986, in Japan. Bij het techbedrijf Asahi Kasei was materiaalkundige Akira Yoshino op zoek naar nieuwe lichtgewicht batterijen, hard nodig om de innovatieve Japanse elektronica zoals videocamera’s en laptops van stroom te voorzien. Zijn grote idee was dat hij de lithium-ionen in de pluspool van de batterij opving in petroleumcoke, een koolstofrijk afbraakproduct van de olie-industrie.

Elke ontdekking zijn legende: bij de lithiumbatterij is dat het moment waarop Yoshino een groot stuk metaal op zijn batterij gooide om te testen of hij zou ontploffen. Er gebeurde niets. “Dit was het moment waarop de lithium-ionbatterij werd geboren”, zou Yoshino achteraf zeggen. Men was erin geslaagd een batterij te maken waarin lithium niet meer in zijn explosieve gedaante van metaal voorkomt, maar alleen in de vorm van atomen waarvan de elektronen zijn weggehaald – de ionen.

Daarmee is de batterij nog lang niet uitontwikkeld, zegt desgevraagd hoogleraar elektrische energieopslag Marnix Wagemaker (TU Delft). “In mijn optiek staan we nog in de kinderschoenen.” Zo probeert Wagemaker batterijen te maken, waarin het lithium op een andere manier in toom wordt gehouden om de batterij te beveiligen.

Maar ook veel nieuwe batterijen waaraan men werkt (zoals natrium-, zink-, magnesium- en aluminiumbatterijen), bouwen voort op dezelfde natuurkundige principes die Whittington en Goodenough ontrafelden, zegt hij.

Grootste nut

Bij de bekendmaking van de Nobelprijs, woensdagochtend, klonk vanuit de perszaal een onderdrukte vreugdekreet, ongewoon op de doorgaans ingetogen ceremonie. Een kreet van herkenning, want de lithium-ionbatterij is van iedereen – alle kans dat u dit stuk leest op een beeldscherm dat door lithium-ionen op gang wordt gehouden.

Het Nobelcomité bracht dan ook in herinnering waarom Alfred Nobel de prijs ooit in het leven riep: om vindingen ‘van het grootste nut voor de mensheid’ te eren. “De ontdekking die we dit jaar eren, heeft de oplaadbare wereld mogelijk gemaakt”, aldus voorzitter Goran Hansson.

De Japanse winnaar Akira Yoshino, vlak nadat hij hoorde dat hij dit jaar de Nobelprijs krijgt. Beeld EPA
John Goodenough kreeg in 2013 een onderscheiding uit handen van president Obama, en wint nu de Nobelprijs voor Scheikunde. Beeld AP
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met De Morgen?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van De Morgen rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234