וואלה
וואלה
וואלה
וואלה

וואלה האתר המוביל בישראל - עדכונים מסביב לשעון

נגמרה לו הסוללה: לזכרו של ג'ון גודאינף, ממציא סוללת הליתיום-יון

30.6.2023 / 19:03

השבוע הלך לעולמו פרופ' ג'ון גודאינף והוא בן מאה שנים. השם הזה אולי לא אומר כלום לרובנו, אבל כולנו משתמשים בהמצאה שלו מדי יום ומדי רגע: ג'ון גודאינף הוא הממציא של סוללת הליתיום-יון, טכנולוגיית הסוללות שמפעילה בימינו כל סמארטפון, כל מחשב נייד וכל רכב חשמלי.

ג'ון גודאינף. GettyImages
ג'ון גודאינף/GettyImages

פרופסור ג'ון גודאינף מחזיק בשיא של זוכה פרס הנובל המבוגר ביותר.

ב-2019 הוענק לו (במשותף עם פרופ' סטנלי ויטינגהאם ופרופ' אקירה יושינו מתאגיד אסהי שבטוקיו) פרס נובל לכימיה, על המצאת סוללת הליתיום, והוא בן 97 אז. גודאינף, שעד ימיו האחרונים עדיין היה חוקר פעיל ופרופסור להנדסה באוניברסיטת טקסס, הלך השבוע לעולמו והוא בן מאה שנים.

גודאינף, כמו הרבה אנשים שאחראים להמצאות גדולות ששינו את העולם היה איש צנוע ועד זכייתו בנובל, שמו לא היה מוכר מעבר לחוגי האקדמיה והתעשיה, ועדיין, ההמצאה שלו אחראית גם היא לעידן המחשוב הנייד כולו - בכך שיצר את מקור הכוח הנפוץ ביותר לסמארטפונים, לפטופים וכלי רכב חשמליים: סוללת הליתיום-יון.

על אף שהמצאתו הפכה אחרים למיליארדרים (אנחנו מסתכלים עליך, אילון מאסק), הוא עצמו מעולם לא קיבל תמלוגים על המצאתו מלבד שכרו כחוקר דאז במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס שבקיימברידג' ובאוניברסיטת טקסס. כסף פשוט לא עניין אותו - הוא ויתר על מרבית זכויותיו, חלק פטנטים עם עמיתיו, ותרם את הכנסותיו מפרסים למחקר ולמלגות לסטודנטים.

נמצאים כמעט בכל מוצר חשמל שאנחנו מכירים: סוללות ליתיום-יון. ShutterStock
יצר את מקור הכוח הנפוץ ביותר לסמארטפונים, לפטופים וכלי רכב חשמליים: סוללת הליתיום-יון./ShutterStock

גודאינף (שמו המלא הוא ג'ון באניסטר גודאינף) נולד ב-1922, והוא בנם הדחוי והדיסלקטי של פרופסור לדת ואם מרוחקת, היה נטול חברים מלבד שלושה אחים, עוזרת בית וכלב מחמד. הוא גדל בבידוד ובבית שלא טיפח אותו רגשית. בגיל 12 נשלח לפנימיה וכמעט לא קיים קשר עם הוריו. אבל בעזרת ייעוץ וכוח רצון אדיר לשיפור עצמי, הוא התגבר על ליקויי הקריאה שלו, למד לטינית ויוונית עתיקה וסיים תואר ראשון בלימודי מתמטיקה באוניברסיטת ייל.

הוא שירת כחזאי בשירות האווירי של צבא ארצות הברית במלחמת העולם השניה, ולאחר מכן גילה שאחד המרצים שלו מתואר ראשון המליץ עליו למלגה באוניברסיטת שיקגו. גודאינף היה תלמיד לתואר מתקדם בפיזיקה של כמה שמות גדולים כמו קלרנס זנר, אדוארד טלר ואנריקו פרמי בשיקגו, שם קיבל את הדוקטורט שלו בפיזיקה בשנת 1952. שנים אחר כך, יזכה גודאינף במדליית המדע הלאומית מידי הנשיא אובמה, הקרויה על שמו של רבו, פרמי.

sheen-shitof

עוד בוואלה!

מיקום אסטרטגי, נוף מרהיב ודירות מפוארות: השכונה המסקרנת שנבנית במרכז

בשיתוף אאורה נדל"ן
ג'ון גודאינף וברק אובמה. GettyImages
גודאינף זכה במדליית המדע הלאומית מידי הנשיא אובמה, הקרויה על שמו של רבו, פרמי/GettyImages

ההפסד של האיראנים

בשנות ה-50 וה-60 של המאה הקודמת, היה גודאינף חלק ממעבדת לינקולן ב-MIT שמומנה בידי משרד ההגנה. הפיתוחים שלו של תרכובות מתכת וחמצן היוו תרומה משמעות לפיתוחו של ה-RAM, זיכרון הגישה האקראית, הזיכרון שמשמש עד היום כל מחשב מודרני וכל סמארטפון.

ב-1976, כשהמימון הממשלתי למעבדת לינקולן יבש, שקל גודאינף את המשך דרכו. בין השאר, קיבל הצעה לחקור אנרגיה סולארית באיראן, עם מענק של שבעה מיליון דולר של השאה בעצמו. אבל למזלנו, גודאינף בחר בדרך אחרת: ראש המחלקה לכימיה אנאורגנית באוניברסיטת אוקספורד, עוד משרה שלכאורה על הנייר לא התאימה לו: הוא מעולם לא למד כימיה בלימודיו המתקדמים. אבל דווקא שם הוא הסב את כשרונו לתחום הסוללות החשמליות כמקור אנרגיה, לאחר משבר הנפט הגדול שפרץ ב-1973.
אז מה הייתה התרומה הגדולה של גודאינף?

כל הסוללות המוכרות עד ימינו, מאז שאלסנדרו וולטה המציא את הסוללה הראשונה ב-1799, פועלות על אותו עיקרון ואותם רכיבים יסודיים: שתי אלקטרודות, אנודה וקתודה, וחומר אלקטרוליטי כלשהו שבו הן טבולות, שמאפשר לאטומים טעונים חשמלית, יונים, לנוע בין שתי האלקטרודות וליצור זרם חשמלי אותו ניתן לנצל.

ג'ון גודאינף. GettyImages
ב-2019 הוענק לו (במשותף עם פרופ' סטנלי ויטינגהאם ופרופ' אקירה יושינו מתאגיד אסהי שבטוקיו) פרס נובל לכימיה, על המצאת סוללת הליתיום/GettyImages

הטעות של אוקספורד

כיון שליתיום היא המתכת הקלה ביותר בנמצא, סוללה המבוססת על ליתיום, יכולה לאחסן את הכמות הגדולה ביותר של אנרגיה חשמלית בנפח הקטן ביותר. בשנות ה-70' סטנלי ויטינגהם, מדען מתאגיד אקסון, יצר סוללות כאלה. אולם, דחיסות האנרגיה הגבוהה והשימוש בליתיום כאנודה וטיטניום כקתודה - גרמו להן להתלקח ולעלות באש...

גודאינף החליט לנסות לשפר את העיצוב של ויטינגהאם, ופנה לחומרים שאותם כבר הכיר וחקר: תחמוצות. גודאינף השתמש גם הוא ביוני ליתיום, אבל הוא ציפה את הקתודה שלו בשכבות של ליתיום ותחמוצת קובלט, מה שיצר "כיסים" בהם יוני הליתיום יכלו להילכד. זה לא רק הגביר את הבטיחות של הסוללה, אלא גם את יעילות הזרם, והוא הגיע לפריצת הדרך הזו לאחר ארבע שנות מחקר.

הסוללה של גודאינף הייתה יותר טובה מכל סוללה שהייתה בזמנו בשוק: הייתה לה פי שניים או שלושה יותר אנרגיה מכל סוללה נטענת אחרת בטמפרטורת חדר - מה שאפשר לארוז אותה במארז קטן, ועדיין לספק את אותה כמות אנרגיה - או יותר.

במה שלימים אולי יתגלה כשגיאה איומה, אוניברסיטת אוקספורד לא טרחה לרשום פטנט על הפיתוח של גודאינף, והוא העביר את הזכויות עליה לארגון האנרגיה האטומית הבריטי. בינתיים, מדענים ביפן ובשווייץ, גילו כי שילוב של ליתיום וגרפיט משפר את האלקטרודה השניה, האנודה. התרומה הסופית לסוללת הליתיום-יון כפי שאנחנו מכירים אותה הייתה של פרופסור יושינו היפני, שסילק את הליתיום הטהור מהסוללה, והשתמש רק ביוני ליתיום, הבטוחים יותר לשימוש. הוא זה שיצר את את סוללת הליתיום-יון המסחרית הראשונה עבור תאגיד אסאי-קאסיי היפני, שהחל למכור את הטכנולוגיה ב-1991.

סוללות ליתיום-יון. ShutterStock
אוקספורד לא טרחה לרשום פטנט על הפיתוח של גודאינף, והוא העביר את הזכויות עליה לארגון האנרגיה האטומית הבריטי. סוללות ליתיום-יון/ShutterStock

באותה השנה, הטכנולוגיה תפסה את עינה של סוני, שהבינה את הפוטנציאל, שילבה את הקתודה של גודאינף ואת האנודה היפנית ויצרה את סוללת הליתיום הנטענת הראשונה בשוק שהייתה בטוחה לשימוש. במקביל לפיתוחים שנעשו באותו הזמן בתקשורת אלחוטית וסלולארית, זה היה השידוך המושלם ובזכות זאת, טלפונים סלולאריים קומפקטיים באו לעולם (בניגוד לראשונים, שבשל גודלם ומשקלם זכו לכינויים מעליבים כמו "בננה" או "לבנה").

העיצוב של גודאינף נמצא בשימוש בכל סמארטפון ומכונית חשמלית שתראו על הכביש עד ימינו. הוא עוד ניסה בימיו האחרונים לשכלל את הפיתוח שלו כך שסוללות יהיו בטוחות אף יותר, בניסיון להחליף את הנוזל האלקטרוליטי הדליק בתאים בחומר מוצק.

אחרית דבר

"ג'ון היה פשוט אדם מדהים - חוקר גדול באמת, מורה, מנטור וממציא", אמר רוג'ר בונקאזה, דיקאן בית הספר להנדסה של אוניברסיטת טקסס באוסטין בהספד שהוציאה האוניברסיטה. "השמחה וההשקעה בכל מעשיו, כמו גם הצחוק המרשים שלו (שאומרים שהיה נשמע למרחקים במסדרונות האוניברסיטה - נ.ל.), היו מידבקים ומעוררי השראה. איזה חיים בעלי השפעה הוא חי!", סיכם.

  • עוד באותו נושא:
  • סוללות

טרם התפרסמו תגובות

הוסף תגובה חדשה

+
בשליחת תגובה אני מסכים/ה
    4
    walla_ssr_page_has_been_loaded_successfully