Mudrost Prirode vidi se u velikom, a još više u malom. Signali među stanicama prenose se ionima (kationima), no kako postići da se signali dobro pročitaju, da se ne pomiješaju? Kada je priroda iscrpila glasničke mogućnosti pozitivnih iona kojima raspolaže – kationa natrija, kalija, kalcija – počela ih  je sama stvarati  iz ugljikovih spojeva. Najpoznatiji takav kation je acetilkolin. On prenosi impulse na dodiru živčanih stanica, sinapsama.

Posljedak onoga što sam rekao u prvoj rečenici – da se mudrost Prirode vidi kako u velikom tako i u malom – je pouka čovjeku da mu je najbolje potražiti tehnička rješenja u prirodi, jer od nje će teško biti pametniji. U prirodi se nalazi i rješenje za litij-ionsku bateriju koja za svoju proizvodnju neće trebati skupe materijale, a kada se istroši moći će se lako zbrinuti.

Litij-ionska baterija sastoji se, jasno je, između ostalog od litija. Bez litija baterija (očito) ne bi mogla raditi i bez njega se (još očitije) ne bi mogla proizvoditi. No pritom se često zaboravlja da je bitan sastojak te baterije i kobalt, koji ulazi u sastav katode. Litij se naime na katodi nalazi u obliku LiCoO₂, kemijskog spoja u kojem se kobalt nalazi u oksidacijskom stanju Co(III). Otpuštanjem  elektrona, koji putuje žicom na grafitnu anodu, kobalt(III)  prelazi u kobalt(IV) i pritom otpušta litijev ion, Li⁺. On također putuje prema anodi, no elektrolitom, te se na njoj spaja s elektronom koji je stigao žicom. Pritom nastaje elementarni litij, Li, koji se veže za grafit. Tako se baterija puni. Pri pražnjenju se događa obratno: elektroni i litijevi ioni sada putuju s anode na katodu, a kobalt(IV) prelazi u kobalt(III). To znači da je litij-ionska baterija zapravo galvanski članak tipa Co/Li – iako joj se kobalt u imenu ne spominje.

Da bi se kobalt mogao zamijeniti prikladnim polimerom (kao što je u organizmu kation metala zamjenen kationom organskog spoja) stara je vijest: takve su spojeve kemičari iskušavali još šezdesetih godina, no sa slabim uspjehom. Više su sreće imali kineski znanstvenici koji su rezultate svojih istraživanja nedavno objavili u časopisu Matter. Naslov budi nadu: „The design of quaternary nitrogen redox center for high-performance organic battery materials“. Riječ je o redoks-reakciji na dušiku („kvarternom dušikovom redoks centru“), a naglasak na „high-performance“.

Kvarterni dušik, sjetimo se iz kemije, je dušik koji ima zauzete sve četiri valencije. Uslijed toga je pozitivno nabijen, ili, drugim riječima, gradi pozitivno nabijene ione, katione (npr. NH₄⁺, ali i acetilkolin).  Upravo se o takvom ionu govori u navedenom znanstvenom radu. DPPZ (5,10-difenildihidrofenazin) ima dva kvartarna dušika, pa stoga može primiti dva elektrona. Kada se za jedan njegov benzenski prsten veže atom sumpora dobiva se DPPZS koji se potom, zahvaljujući upravo sumporu (S)  polimerizira u p-DPPZS (-S-DPPZ-S-DPPZ-). Rezultat? Dobiva se polimer prikladan da za katodu litij-ionske baterije.

Polimer p-DPPZS doista je „prikladan“. Može podnijeti temperaturu od 340 ^oC ako se zagrijava u zraku, a čak 490 ^oC pri zagrijavanju u dušiku – što znači da baterije s katodom od p-DPPZS neće trebati posebno hladiti kada se ugrade u automobil. Polimer se dobiva u obliku čestica od desetak mikrometara, pa je stoga – zbog velike specifične površine i prostora za difuziju iona – prikladan za izradu elektroda. Usto bi katoda, a to je najvažnije, mogla skladištiti 441 Wh (1,59 MJ) elekrične energije po kilogramu, uz (maksimalnu) specifičnu snagu 9,114 kW/kg. Katoda je prošla tisuću ciklusa punjenja i pražnjenja bez bitnog smanjenja kapaciteta i napona.

Hoće li se uskoro pojaviti baterije temelje na rečenom polimeru, p-DPPZS, teško je reći, no nema sumnje da je napravljen važan korak prema baterijama budućnosti, baterijama od polimernih materijala. Polimerizirani DPPZS je izuzetno jefin, posebice u usporebi sa skupim kobaltom, a usto se lako, jeftino i bezopasno zbrinjava. Ako se dobro spali od njega ne ostaje ništa osim ugljikova dioksida, vode, sumporova dioksida i nešto dušikovih oksida (uz dušik). Sumporov dioksid i dušikovi oksidi su, istina, plinovi štetni za okoliš, no mogu se lako odstraniti iz dima.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a uskoro mu izlazi još jedna: Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore). Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.