Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã quyết định trao giải thưởng Nobel về Hóa học năm 2019 cho John B. Goodenough, của Đại học Texas tại Austin, Hoa Kỳ, M. Stanley Whmitham, của Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, Hoa Kỳ, và Akira Yoshino thuộc Tập đoàn Asahi Kasei, Tokyo, Nhật Bản và Đại học Meijo, Nagoya, Nhật Bản “vì sự phát triển viên pin lithium-ion”.
Họ đã tạo ra “một thế giới có thể sạc được”
Giải thưởng Nobel về hóa học 2019 thưởng cho sự phát triển của pin lithium-ion. Viên pin nhẹ nhưng mạnh mẽ và có thể sạc lại và này hiện được sử dụng trong mọi thứ, từ điện thoại di động đến máy tính xách tay và xe điện. Chúng cũng có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể từ năng lượng mặt trời và gió, góp phần tạo nên một xã hội không có nhiên liệu hóa thạch.
Pin lithium-ion được sử dụng trên toàn cầu để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử cầm tay mà chúng ta sử dụng để liên lạc, làm việc, học tập, nghe nhạc và tìm kiến thức. Pin lithium-ion cũng đã cho phép phát triển ô tô điện tầm xa và lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió.
Pin lithium-ion được đặt nền móng trong cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970. Stanley Whmitham lúc đó đã nghiên cứu phát triển các phương pháp có thể dẫn đến các công nghệ năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Ông bắt đầu nghiên cứu các chất siêu dẫn và phát hiện ra một vật liệu cực kỳ giàu năng lượng, thứ mà ông đã sử dụng để tạo ra một cực âm đột phá trong pin lithium. Điều này được tạo ra từ titanium disulphide, ở cấp độ phân tử, có chứa các khoảng trống có thể chứa xen kẽ các ion lithium.
Cực anode của pin được chế tạo một phần từ lithium kim loại, có xu hướng giải phóng electron mạnh mẽ. Điều này dẫn đến một loại pin thực sự có điện thế lớn, chỉ hơn hai volt. Tuy nhiên, lithium kim loại rất dễ phản ứng và một loại pin dễ nổ không thể tồn tại.
John Goodenough dự đoán rằng cực cathode sẽ có điện thế lớn hơn nữa nếu nó được tạo ra bằng cách sử dụng oxide kim loại thay vì sulfide kim loại. Sau khi nghiên cứu một cách có hệ thống, năm 1980, ông đã chứng minh rằng cobalt oxide với các ion lithium xen kẽ có thể sản sinh ra lên đến bốn volt. Đây là một bước đột phá quan trọng và dẫn đến viên pin mạnh mẽ hơn nhiều.
Với cơ sở là cực cathode của Goodenough, Akira Yoshino đã tạo ra pin lithium-ion thương mại đầu tiên vào năm 1985. Thay vì sử dụng lithium phản ứng mạnh ở cực anode, ông đã sử dụng than cốc, một vật liệu carbon, như cobalt oxide của cực âm, có thể xen kẽ các ion lithium .
Kết quả là một viên pin chống mòn nhưng nhẹ mà lại có thể được sạc hàng trăm lần trước khi hiệu suất của nó bị giảm sút. Ưu điểm của pin lithium-ion là chúng không dựa trên các phản ứng hóa học phân hủy các điện cực, mà dựa trên các ion lithium chảy qua lại giữa cực anode và cathode.
Pin lithium-ion đã cách mạng hóa cuộc sống của chúng ta kể từ khi chúng lần đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào năm 1991. Chúng đã đặt nền tảng cho một xã hội không dây, không sử dụng nhiên liệu hóa thạch và đem lợi ích vô cùng lớn cho loài người.
John B. Goodenough, sinh năm 1922 tại Jena, Đức. Nhận bằng Tiến sĩ năm 1952 tại Đại học Chicago, Hoa Kỳ. Chủ tịch Kỹ thuật Virginia H. Cockrell tại Đại học Texas ở Austin, Hoa Kỳ.
Stanley Whitsham, sinh năm 1941 tại Anh. Bằng tiến sĩ năm 1968 từ Đại học Oxford, Vương quốc Anh. Giáo sư danh dự tại Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, Hoa Kỳ.
Akira Yoshino, sinh năm 1948 tại Suita, Nhật Bản. Nhận bằng Tiến sĩ năm 2005 từ Đại học Osaka, Nhật Bản. Thành viên danh dự tại Tập đoàn Asahi Kasei, Tokyo, Nhật Bản và Giáo sư tại Đại học Meijo, Nagoya, Nhật Bản.
Số tiền thưởng: 9 triệu krona Thụy Điển, được chia đều cho các cá nhân nhận giải.
Nguồn: ScienceDaily
Dịch bởi El Niño
