Buzz
Để tạo ra một viên pin có khả năng hoạt động như hiện nay, quá trình phát triển pin lithium-ion đã kéo dài suốt hàng chục năm, bắt đầu từ hơn 40 năm trước.
Vào ngày 9/10 vừa qua, ba nhà khoa học John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham và Akira Yoshino đã được vinh danh với giải Nobel Hóa học 2019 vì những công trình nghiên cứu phát triển pin lithium-ion, phần linh kiện không thể thay thế trên những thiết bị điện tử hiện tại.
Chân dung 3 nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học 2019
Với nghiên cứu đột phá của ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học 2019, nhân loại đã bước vào một kỷ nguyên mới, thay đổi hoàn toàn cuộc sống của con người hiện đại.
Với khả năng sạc đi sạc lại hàng trăm lần, viên pin lithium-ion đang đóng vai trò cung cấp năng lượng cho mọi thiết bị điện tử của chúng ta hiện nay, từ điện thoại di động, laptop, máy tính bảng, máy chơi game…cho đến những chiếc xe chạy bằng điện.
Tuy nhiên, để có thể tạo ra một viên pin có khả năng hoạt động như hiện nay, quá trình phát triển pin lithium-ion đã kéo dài trong suốt hàng chục năm, bắt đầu từ hơn 40 năm trước.
Mất hàng chục năm để pin lithium-ion từ con số 0 trở thành sản phẩm thương mại
Theo đó, việc phát minh pin lithium-ion bắt đầu từ những năm thập niên 70, khi thế giới đang trải qua cuộc khủng hoảng dầu mỏ. Trong quá trình nghiên cứu, nhà khoa học M Stanley Whittingham đã khám phá ra vật liệu titanium sulphide kết hợp với kim loại liti thuần để chế tạo cực âm, cực dương trong pin lithium.
Nhà khoa học M Stanley Whittingham là người tiên phong trong việc phát triển pin lithium-ion
Tuy nhiên, vì tính hoạt động mạnh của liti, mô hình pin dùng liti thuần làm cực dương không an toàn. Cùng thời điểm này, J. O. Besenhard tại Đại học Munich đã khám phá ra tính chất trao đổi ion giữa than chì và cathode bằng oxit kim loại.
Ở tuổi 97, ông Goodenough là người cao tuổi nhất nhận giải Nobel
Dựa trên nền tảng nghiên cứu của ông Whittingham, nhà khoa học John B Goodenough đã tiếp tục đưa ra những bước tiến mới trong công nghệ pin.
Vào năm 1979, ông Goodenough và đồng nghiệp Koichi Mizushima đã chế tạo loại pin sạc tạo ra dòng khoảng 4 V sử dụng Liti Cobalt Oxit (LiCoO2) làm cực dương và liti thuần làm cực âm. LiCoO2 là một chất dẫn điện tích điện dương ổn định có thể cung cấp ion liti để tạo ra dòng điện. Khả năng này đã mở ra triển vọng sử dụng LiCoO2 làm cực dương cho các thế hệ pin mới có thể sạc lại một cách dễ dàng.
Tuy nhiên, việc phát triển của viên pin Lithium-ion vẫn tiếp tục. Những thành tựu của Whittingham và Goodenough được Nhật Bản kế thừa bởi nhà khoa học Akira Yoshino.
Akira Yoshino đã giúp viên pin lithium-ion trở nên phổ biến dựa trên những thành tựu trước đó
Vào năm 1985, Yoshino đã tạo ra một nguyên mẫu đầu tiên có thể thương mại hóa. Ông đã thay thế cực dương lithium dễ cháy của Whittingham bằng các ion lithium từ 'than cốc dầu mỏ'. Việc này đã làm cho pin Li-ion trở nên an toàn hơn rất nhiều. Yoshino cũng đã được cấp bằng sáng chế trong cùng năm.
Pin lithium-ion trên Galaxy Note 4
Pin Lithium-ion đã thương mại hóa vào năm 1991 bởi Sony. Nó đã tạo ra thành công không ngờ khi bán được hàng triệu viên pin chỉ trong vài năm. Từ đó, chúng mở ra một thời kỳ mới trong công nghệ, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử như laptop và điện thoại di động.
Tuy nhiên, công nghệ này đã đạt đến giới hạn của mình, đòi hỏi con người phải tìm kiếm loại pin mới có khả năng lưu trữ năng lượng mạnh mẽ, nhẹ hơn và an toàn hơn.
Năm 2017, John Goodenough, mặc dù đã 95 tuổi, vẫn tiếp tục nghiên cứu và phát triển một loại pin mới với chất lượng gấp nhiều lần so với pin lithium-ion. Cùng với Helena Braga, ông Goodenough đã phát triển một loại pin có khả năng lưu trữ năng lượng gấp 3 lần và thời gian sạc chỉ trong vài phút.
