Thử tưởng tượng rằng mỗi sáng, bạn lại phải lắp vài chiếc pin AA vào smartphone để kiểm tra email, lướt Instagram, và gửi đi vài tin nhắn, thì có lẽ điện thoại sẽ không mang lại những cách mạng công nghệ lớn tới vậy. May mắn thay, ta lại có pin lithium-ion sạc được – Một phát minh của 3 nhà khoa hoặc vừa được trao thưởng giải thưởng Nobel danh giá cho lĩnh vực Hóa học.

Ảnh: Niklas Elmehed | Nobel Media.

Giải Nobel năm nay đã vinh danh M. Stanley Whittingham, John Goodenough, và Akira Yoshino, những nhân vật đã cống hiến để tạo ra pin sạc được – Dạng năng lượng di chuyển được phổ biến nhất hiện nay. Nếu không nhờ họ (cùng những đồng nghiệp và những người đi trước), chúng ta sẽ mãi bị kẹt trong việc sử dụng các nguồn năng lượng lãng phí và cố định.

Trước khi pin Li-ion xuất hiện, con người đã gắn bó với pin axit chì trong gần một thế kỷ. Pin Li-ion sử dụng lithium, một kim loại với đặc tính điện vô cùng mạnh. Tuy nhiên, lithium lại có phản ứng mạnh với không khí và nước, khiến việc tìm các vật chất để phối hợp với nó vô cùng khó khăn.

Các thí nghiệm vào những năm 50 và 60 của thế kỷ trước đã đặt nền tảng cho các phát kiến sau này, trong đó bao gồm thí nghiệm của Whittingham. Cụ thể, vào năm 1976, ông và đồng sự Fred Gamble đã chứng minh thành công rằng, sau khi cho đi electron để tạo ra dòng điện, các ion lithium có thể giữ ổn định khi được đặt trong một lưới titan disunfua, phân tách bởi lực van der Waals cho tới khi được cung cấp thêm electron trong quá trình sạc. Tuy nhiên, thiết kế này sẽ yêu cầu phải sử dụng một điện cực âm làm từ lithium, gây ra phản ứng mạnh (như tạo ra tia lửa) nếu bị bẻ hay gãy.

Sau đó, John Goodenough và đồng đội đã phát triển thành công một chất liệu tốt hơn cho điện cực dương (nơi có các ion lithium), với tiềm năng lớn hơn – Nhiều năng lượng hơn và khả năng ứng dụng hơn. Và tiềm năng này, cùng với sự nguy hiểm của chất liệu làm điện cực âm, đã thúc đẩy một làn sóng nghiên cứu về cách làm cho pin vừa an toàn, vừa hữu dụng.

Vào năm 1985, Akira Yoshino đã phát hiện ra một vài chất liệu cho phản ứng tốt, nhưng không bị ảnh hưởng bởi các tác động vật lý như bẻ hoặc gãy, giúp pin trở nên an toàn hơn.

Sau Yoshino, pin đã được cải thiện rất nhiều, nhưng 3 công trình trên đã đặt ra nền tảng thiết yếu cho công nghệ chế tạo pin. Những chiếc pin lithium-ion đã ra đời như vậy, với đầy đủ các tính năng an toàn, dung lượng lớn, có thể được sạc lại tới hàng trăm lần và được sử dụng trong máy tính cá nhân, các thiết bị y tế, và điện thoại di động. Hiện nay, sau 3 thập kỷ liên tục được cải tiến và phát triển, pin lithium đã có thể trở thành nguồn năng lượng thay thế xăng dầu trong lĩnh vực vận tải.

Và với các công trình của họ, biến lý thuyết trở thành thực tiễn, giúp thương mại hóa được pin lithium-ion, 3 nhà khoa học này đã chính thức được vinh danh với giải thưởng Nobel Hóa học, với tiền thưởng được chia đều, và danh vọng mãi được lưu danh trong giới khoa học.

FPT TechInsight
Theo TechCrunch

Tin liên quan: