Giải Nobel Hóa Học 2019 - 3 Nhà Khoa Học Phát Triển Pin Lithium-Ion

Giải Nobel Hóa học năm 2019 thuộc về ba nhà khoa học, John Goodenough, Stanley Whittingham và Akira Yoshino với thành tựu phát triển được công nghệ pin lithium-ion có thể nạp lại năng lượng vào những năm 70 và 80 của thế kỷ trước, tạo ra một cuộc cách mạng thiết bị di động. Hội đồng bình bầu giải Nobel Hóa học năm 2019 cho rằng, cả ba nhà khoa học đã có những đóng góp cho sự phát triển của loại pin nhẹ, có thể nạp lại năng lượng đang hoạt động trong hàng tỷ chiếc điện thoại và thiết bị điện tử khác, và tạo ra cơ hội hình thành một xã hội không có nhiện liệu hóa thạch.

Ông Goodenough là nhà vật lý thể rắn tại đại học Austin, Texas, hiện đã 97 tuổi, và đã trở thành người lớn tuổi nhất trong lịch sử giành được giải Nobel. Nhà hóa học vật liệu Saiful Islam tại đại học Bath, Anh chia sẻ: “Tôi nghĩ giải thưởng nên được trao cho họ sớm hơn. Thật tuyệt khi thấy ngành hóa học vật liệu quan trọng như thế cuối cùng cũng đã được ghi nhận. Chúng ta đều biết những cục pin đó đã kích thích cuộc cách mạng thiết bị di động. Hầu hết mọi người đọc tin ba nhà khoa học giành Nobel hóa học năm 2019 trên những thiết bị được cấp nguồn từ chính pin lithium-ion.”

Những năm 70 của thế kỷ trước, ông Whittingham, thời điểm đó đang làm việc tại Đại học New York, đã nảy ra ý tưởng về một loại pin lithium có thể sạc lại. Ông tạo ra một bản mẫu dùng anode bằng lithium-metal, còn cathode bằng titanium disulfide. Cục pin có khả năng trữ năng lượng rất lớn và luồng ion lithium từ anode chạy sang cathode có thể đảo ngược, nghĩa là có thể “sạc” lại pin. Tuy nhiên, thời điểm đó chi phí cao và độ an toàn thấp đã khiến công nghệ không thể thương mại hóa.

Cuối thập niên 70, đầu thập kỷ 80, ông Goodenough phát triển pin sạc với cathode làm từ những lớp oxide kim loại thay vì titanium sulfide có thể trữ được các ion lithium. Phương pháp khiến dung lượng pin thậm chí còn cao hơn, và từ đó lithium cobalt oxide trở thành lựa chọn số 1 cho pin lithium-ion. Và đến năm 1985, ông Yoshino, đang làm việc tại tập đoàn Asahi Kasei, hợp tác cùng Sony, thay đổi một chút về chất liệu, khiến pin li-ion trở nên an toàn hơn và có thể thương mại hóa. Thiết kế của nhà khoa học người Nhật Bản sử dụng anode nền carbon.

Kết quả của 2 thập kỷ nghiên cứu là một cục pin nhỏ gọn, có thể sạc hàng trăm lần trước khi khả năng hoạt động của chúng đi xuống. Lợi thế lớn nhất của pin lithium-ion chính là không cần đến phản ứng hóa học ăn mòn, mà chỉ dựa vào những ion lithium chạy giữa anode và cathode để tạo ra điện năng.

Trích lời của bài viết trên Nobelprize.org: “Pin lithium-ion đã tạo ra cuộc cách mạng trong cuộc sống của chúng ta kể từ khi ra mắt lần đầu năm 1991. Chúng đã tạo ra nền tảng cho một xã hội không dây, không dùng nhiên liệu hóa thạch, và tạo ra lợi ích lớn nhất dành cho nhân loại”