أكيرا يوشينو

أكيرا يوشينو (吉野 彰، يوشينو أكيرا ؛ وُلد في 30 يناير 1948) هو كيميائي ياباني . وهو زميل في شركة أساهي كاساي وأستاذ في جامعة ميجو في ناغويا . ابتكر أول بطارية ليثيوم أيون آمنة وقابلة للإنتاج التجاري ، ^{[ 1 ]} والتي أصبحت تُستخدم على نطاق واسع في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة . مُنح يوشينو جائزة نوبل في الكيمياء عام 2019 إلى جانب إم. ستانلي ويتينغهام وجون بي. غودينوف . ^{[ 1 ]}

وُلد يوشينو في سويتا ، اليابان، في 30 يناير 1948. ^{[ 2 ]} تخرج من مدرسة كيتانو الثانوية في مدينة أوساكا (1966). ^{[ 3 ]} حصل على بكالوريوس العلوم عام 1970 وماجستير العلوم عام 1972، وكلاهما في الهندسة من جامعة كيوتو ، ودكتوراه في الهندسة من جامعة أوساكا عام 2005. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

خلال فترة دراسته في المدرسة الابتدائية، اقترح عليه أحد معلميه قراءة كتاب "التاريخ الكيميائي للشمعة" لمايكل فاراداي ، وقد أثار هذا الكتاب العديد من التساؤلات لدى يوشينو حول الكيمياء، وهو موضوع لم يكن مهتمًا به قبل قراءة الكتاب. ^{[ 6 ]}

خلال سنوات دراسته الجامعية، حضر يوشينو دورة دراسية كان يدرسها الكيميائي الياباني كينيتشي فوكوي ، وهو أول شخص من أصول شرق آسيوية يحصل على جائزة نوبل في الكيمياء. ^{[ 7 ]}

أمضى يوشينو مسيرته المهنية غير الأكاديمية بالكامل في شركة أساهي كاساي . ^{[ 8 ]} فور تخرجه بدرجة الماجستير عام 1972، بدأ يوشينو العمل في أساهي كاساي. ^{[ 9 ]} انضم إلى فريق البحث الاستكشافي في شركة أساهي كاساي في أوائل سبعينيات القرن الماضي لاستكشاف مواد جديدة متعددة الأغراض، وبدأ باستكشاف التطبيقات العملية للبولي أسيتيلين، ثم اتجه إلى تجربة استخدام البولي أسيتيلين كمادة قطب موجب (أنود) عندما حاولت صناعة الإلكترونيات اليابانية ابتكار بطاريات قابلة لإعادة الشحن خفيفة الوزن وصغيرة الحجم لتشغيل أجهزتها المحمولة. ^{[ 6 ]}

بدأ العمل في مختبر كاواساكي عام ١٩٨٢، ورُقّي إلى منصب مدير تطوير منتجات بطاريات الأيونات عام ١٩٩٢. ^{[ ٩ ]} وفي عام ١٩٩٤، أصبح مديرًا للتطوير التقني في شركة A&T Battery Corp.، وهي شركة مُصنّعة لبطاريات الليثيوم أيون، ^{[ ٩ ]} وهي مشروع مشترك بين شركتي أساهي كاساي وتوشيبا . منحته أساهي كاساي زمالة عام ٢٠٠٣، وفي عام ٢٠٠٥، عُيّن مديرًا عامًا لمختبره الخاص. ^{[ ٩ ]} ومنذ عام ٢٠١٧، يعمل أستاذًا في جامعة ميجو ، وتغيّر وضعه في أساهي كاساي إلى زميل فخري. ^{[ ٩ ]}

في عام 1981، بدأ يوشينو أبحاثه حول البطاريات القابلة لإعادة الشحن باستخدام البولي أسيتيلين . ^{[ 10 ]} البولي أسيتيلين هو بوليمر موصل للكهرباء اكتشفه هيديكي شيراكاوا ، الذي مُنح لاحقًا (في عام 2000) جائزة نوبل في الكيمياء لاكتشافه. ^{[ 9 ]}

في عام 1983، صنع يوشينو نموذجًا أوليًا لبطارية قابلة لإعادة الشحن باستخدام أكسيد الليثيوم والكوبالت (LiCoO₂ ₎ (الذي اكتشفه جودشال وآخرون في جامعة ستانفورد عام 1979، ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} وجون جودينوف وكويتشي ميزوشيما في جامعة أكسفورد) ككاثود ، والبولي أسيتيلين كأنود . [ ^{9 ] كان} هذا النموذج الأولي، الذي لا تحتوي مادة الأنود فيه على الليثيوم ، وتنتقل فيه أيونات _{الليثيوم} من كاثود LiCoO₂ إلى الأنود أثناء الشحن، بمثابة السلف المباشر لبطارية أيونات الليثيوم الحديثة . ^{[ 9 ]}

كان البولي أسيتيلين يتميز بكثافة حقيقية منخفضة، مما يعني أن السعة العالية تتطلب حجمًا كبيرًا للبطارية، كما أنه يعاني من مشاكل عدم الاستقرار، لذلك تحول يوشينو إلى استخدام مادة كربونية كقطب موجب، وفي عام 1985 صنع النموذج الأولي الأول لبطارية الليثيوم أيون وحصل على براءة الاختراع الأساسية. ^{[ 9 ] [ 14 ] [ 15 ]}

كان هذا بمثابة ميلاد بطارية الليثيوم أيون الحالية. ^{[ 9 ]}

تم تسويق بطارية الليثيوم أيون بهذا التكوين من قبل شركة سوني في عام 1991 ومن قبل شركة A&T Battery في عام 1992. ^{[ 16 ]} وصف يوشينو التحديات وتاريخ عملية الاختراع في فصل من كتاب صدر عام 2014. ^{[ 17 ]}

اكتشف يوشينو أن المواد الكربونية ذات البنية البلورية المحددة مناسبة كمادة قطب موجب، ^{[ 14 ] [ 15 ]} وهي المادة التي استُخدمت في الجيل الأول من بطاريات الليثيوم أيون التجارية. طوّر يوشينو جامع التيار المصنوع من رقائق الألومنيوم ^{[ 18 ]} والذي شكّل طبقة تخميل لتمكين جهد خلية عالٍ بتكلفة منخفضة، كما طوّر غشاء الفصل الوظيفي ^{[ 19 ]} واستخدام جهاز معامل درجة الحرارة الموجب (PTC) ^{[ 20 ]} لمزيد من الأمان. ^{[ 9 ]}

ابتكر يوشينو بنية الملف اللولبي لبطارية الليثيوم أيون لتوفير مساحة سطح كبيرة للأقطاب الكهربائية وتمكين تفريغ تيار عالٍ على الرغم من انخفاض موصلية الإلكتروليت العضوي. ^{[ 9 ]}

في عام 1986، كلفت شركة يوشينو بتصنيع دفعة من النماذج الأولية لبطاريات الليثيوم أيون. ^{[ 9 ]} واستنادًا إلى بيانات اختبارات السلامة من تلك النماذج الأولية، أصدرت وزارة النقل الأمريكية خطابًا يفيد بأن هذه البطاريات تختلف عن بطاريات الليثيوم المعدنية . ^{[ 21 ]}

• جائزة التكنولوجيا الكيميائية لعام 1998 من الجمعية الكيميائية اليابانية ^{[ 8 ]}
• 1999: جائزة قسم تكنولوجيا البطاريات من الجمعية الكهروكيميائية ^{[ 8 ]}
• 2001: جوائز إيشيمورا في الصناعة - جائزة الإنجاز الجدير بالتقدير ^{[ 8 ]}
• 2003: إشادة في مجال العلوم والتكنولوجيا من قبل وزير التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا - جائزة العلوم والتكنولوجيا، فئة التنمية ^{[ 8 ]}
• 2004: ميدالية مع شريط أرجواني ، من حكومة اليابان ^{[ 8 ]}
• 2011: جائزة يامازاكي-تييتشي من مؤسسة تعزيز علوم وتكنولوجيا المواد في اليابان ^{[ 22 ]}
• 2011: جائزة C&C من مؤسسة NEC C&C ^{[ 23 ]}
• 2012: ميدالية IEEE للتقنيات البيئية والسلامة من IEEE ^{[ 24 ]}
• 2013: جائزة الطاقة العالمية ^{[ 25 ]}
• 2014: جائزة تشارلز ستارك درابر ^{[ 26 ]}
• 2018: جائزة اليابان ^{[ 27 ]}
• 2019: جائزة المخترع الأوروبي ^{[ 28 ]}
• 2019: جائزة نوبل في الكيمياء ^{[ 1 ]}
• 2019: وسام الثقافة ^{[ 29 ]}
• 2019، 2020: قائمة أفضل 100 عالم آسيوي
• 2023: جائزة فين فيوتشر ^{[ 30 ]}

• أبو بطاريات الليثيوم أيون (عالم الكيمياء، يوليو 2018)
• أكيرا يوشينو على موقع Nobelprize.org، بما في ذلك محاضرة نوبل بتاريخ 8 ديسمبر 2019: تاريخ موجز ومستقبل بطاريات الليثيوم أيون