Giải thưởng Nobel hóa học 2019

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã quyết định trao giải thưởng Nobel về hóa học 2019 cho ba nhà khoa học:
 
John B. Goodenough
Đại học Texas tại Austin, Hoa Kỳ
 
M. Stanley Whittingham
Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, Hoa Kỳ
 
Akira Yoshino
Tập đoàn Asahi Kasei, Tokyo, Nhật Bản
Đại học Meijo, Nagoya, Nhật Bản

Cho các công trình “phát triển pin lithium-ion"

Ba nhà khoa học nhận giải Nobel Hóa học: John B. Goodenough (trái), M. Stanley Whittingham (giữa) và Akira Yoshino. Ảnh: nobelprize.org

Giải thưởng Nobel về hóa học 2019 được trao tặng cho các thành tựu phát triển pin lithium-ion. Loại pin nhẹ, có thể sạc lại và công suất lớn này hiện đang được sử dụng trong mọi thứ, từ điện thoại di động đến máy tính xách tay và xe điện. Loại pin này cũng có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể từ năng lượng mặt trời và năng lượng gió, từ đó có thể tạo nên một xã hội không 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 kiếm kiến ​​thức. Pin lithium-ion cũng cho phép phát triển ô tô điện đường dài và lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió.
 
Nền tảng của pin lithium-ion đã được đặt ra trong cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970. Stanley Whittingham đã nghiên cứu phát triển các phương pháp để có thể tạo ra các công nghệ năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Khi nghiên cứu các chất siêu dẫn, ông đã phát hiện ra một loại vật liệu cực kỳ giàu năng lượng và sử dụng nó để tạo ra một cực âm cho pin lithium. Vật liệu này được tạo ra từ titan disunfua (TiS₂), và ở cấp độ phân tử nó có không gian có thể chứa các ion lithium xen kẽ.
 
Cực dương của pin được chế tạo một phần từ kim loại lithium, có khả năng giải phóng các điện tử. Kết quả này dẫn đến việc tạo ra một loại pin có tiềm năng lớn (hơn hai volt). Tuy nhiên, kim loại lithium trong cực dương lại có tính phản ứng khiến pin lithium quá dễ phát nổ và không thể tồn tại.
 
John Goodenough cho rằng cực âm sẽ có tiềm năng lớn hơn nếu nó được tạo ra bằng cách sử dụng oxit kim loại thay vì sunfua kim loại. Sau khi tìm kiếm một cách có hệ thống, năm 1980 ông đã chứng minh rằng oxit coban xen kẽ với các ion lithium có thể tạo ra công suất lên đến bốn volt. Đây là một bước đột phá quan trọng và sẽ dẫn đến pin mạnh hơn nhiều.
 
Trên cơ sở là cực âm của Goodenough, Akira Yoshino đã tạo ra pin lithium-ion thương mại đầu tiên vào năm 1985. Thay vì sử dụng lithium phản ứng ở cực dương, ông đã sử dụng than cốc dầu mỏ, một vật liệu carbon như oxit coban của catốt, có thể xen kẽ các ion lithium.
 
Kết quả nghiên cứu đã tạo ra một loại pin cứng, nhẹ và có thể được sạc lại hàng trăm lần trước khi giảm hiệu suất. Ưu điểm của pin lithium-ion là chúng không dựa trên các phản ứng hóa học phá vỡ các điện cực, mà dựa trên các ion lithium chảy qua lại giữa cực dương và cực âm.
 
Pin lithium-ion đã cách mạng hóa cuộc sống của chúng ta kể từ khi được bắt đầu thương mại hóa vào năm 1991. Chúng đã đặt nền tảng cho một xã hội không dây, không nhiên liệu hóa thạch, và mang lại lợi ích vĩ đại cho loài người.

Yoshino's battery

 
VÀI NÉT VỀ CÁC NHÀ KHOA HỌC ĐẠT GIẢI NOBEL HÓA HỌC 2019
 
John B. Goodenough sinh năm 1922 tại Jena, Đức. Ông nhận bằng tiến sĩ năm 1952 tại Đại học Chicago, Hoa Kỳ. Ông là Chủ tịch Kỹ thuật Virginia H. Cockrell tại Đại học Texas tại Austin, Hoa Kỳ.
 
M. Stanley Whittingham sinh năm 1941 tại Anh. Ông nhận bằng tiến sĩ năm 1968 tại Đại học Oxford, Vương quốc Anh. Ông là Giáo sư xuất sắc tại Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, Hoa Kỳ.
 
Akira Yoshino sinh năm 1948 tại Suita, Nhật Bản. Ông nhận bằng tiến sĩ năm 2005 tại Đại học Osaka, Nhật Bản. Ông là thành viên danh dự tại Tập đoàn Asahi Kasei, Tokyo, Nhật Bản và là Giáo sư tại Đại học Meijo, Nagoya, Nhật Bản.